KR20020019938A - Vectors, Cells and Processes for Pyrimidine Deoxyribonucleosides Production - Google Patents

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KR20020019938A
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데이비드 마틴 앤더슨
린 리우
세르게이 포드코피로프
바오민 왕
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그레이엄 브레레톤, 레슬리 에드워즈
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Abstract

Novel DNA constructs and host cells comprising the same are disclosed. DNA constructs comprise a transcription unit (e.g. operon) comprising DNA sequences encoding for ribonucleotide reductase and thioredoxin or a uridine kinase gene and/or a dCTP deaminase gene. In preferred embodiments the constructs comprising DNA sequences encoding for ribonucleotide reductase and thioredoxin further comprise DNA sequences encoding for thymidylate synthase and/or transcription units comprising sequences encoding for uridine kinase preferably together with dCTP deaminase. In particularly preferred embodiments, the host cells comprise constructs having all of the above characteristics wherein the host cell displays repressed or no uracil DNA glycosylase activity. This may be achieved by removal of the host cell ung gene. Use of host cells in the manufacture of pyrimidine deoxyribonucleotides e.g. thymidine is also disclosed.

Description

피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드 생산을 위한 벡터, 세포 및 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드 생산 방법 {Vectors, Cells and Processes for Pyrimidine Deoxyribonucleosides Production}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vector, a cell, and a method for producing a pyrimidine deoxyribonucleoside for producing a pyrimidine deoxyribonucleoside.

티미딘은 제약 중간체, 특히 아지도티미딘 (azidothymidine) ("AZT", 상표명 ZIDOVUDINE으로 시판됨)의 화학적 합성을 위한 제약 중간체로서 유용하다. ZIDOVUDINE-형의 AZT는 HIV/AIDS를 위해 개발된 최초의 치료제이지만, 이의 사용은 여전히 중요하며 그 용도를 넓혀가고 있다 (문헌 [Langreth, R., The Wall Street Journal, Nov. 21, 1995, pp B12]). ZIDOVUDINE-형의 AZT는 상표명 EPIVIR으로 시판되는 라미부딘 (lamivudine) (3TC로도 공지되어 있음)과의 조합물 등과 같이 조합 치료제로 사용되는 경우 특히 유익하다. AZT와 3TC의 조합물은 상표명 COMBIVIR로 시판된다. HIV 바이러스는 돌연변이를 유발하여 AZT 또는 3TC에 내성을 가질 수 있지만, 역전사 효소는 분명 상기 2 가지 뉴클레오시드 유사체 모두에게 동시에 내성을 가질 수는 없기 때문에, COMBIVIR-형의 뉴클레오티드-유사체 조합물은 특히 효과적이다 (문헌 [Larder, B. A. et al., Science 269:696-699, 1995]). 또한, ZIDOVUDINE-형의 AZT는 HIV 프로테아제 억제제 형의 약물과 함께 사용되는 경우에도 유용하고 (문헌 [Waldholz, M., The Wall Street Journal, Jan. 30, 1996, pp B1]), HIV로 감염된 임산부의 치료에도 유용하여 출산시 태아의 HIV 감염 빈도를 줄일 수 있다. 1997년에는 약 600,000명의 어린이가 출생시 모체에 의해 감염된 AIDS로 사망했다. ZIDOVUDINE-형의 AZT를 출산 전 수 개월 동안 복용하면 아이에게 바이러스가 전달되는 것을 2/3로 줄일 수 있다. 화학적 합성법으로 생산되는, AZT 제조용 티미딘은 매우 고가이다.Thymidine is useful as a pharmaceutical intermediate for the chemical synthesis of pharmaceutical intermediates, especially azidothymidine ("AZT", marketed under the trademark ZIDOVUDINE). ZIDOVUDINE-type AZT is the first therapeutic agent developed for HIV / AIDS, but its use is still important and widespread (Langreth, R., The Wall Street Journal, Nov. 21, 1995, pp B12]). ZIDOVUDINE-type AZT is particularly beneficial when used as a combination therapy, such as a combination with lamivudine (also known as 3TC) marketed under the trade name EPIVIR. A combination of AZT and 3TC is marketed under the trade name COMBIVIR. Since the HIV virus can mutate and thus be resistant to AZT or 3TC, the nucleotide-analog combination of the COMBIVIR-type is particularly useful because the reverse transcriptase can not necessarily have resistance to both of the two nucleoside analogs at the same time (Larder, BA et al., Science 269: 696-699, 1995). ZIDOVUDINE-type AZT is also useful when used in combination with drugs of the HIV protease inhibitor type (Waldholz, M., The Wall Street Journal, Jan. 30, 1996, pp B1) And it is possible to reduce the incidence of HIV infection at birth. In 1997, some 600,000 children died of maternal-infected AIDS at birth. Taking ZIDOVUDINE-type AZT for several months before giving birth can reduce the virus to 2/3. Thymidine for AZT production, produced by chemical synthesis, is very expensive.

미국 특허 제5,213,972호 (McCandliss & Anderson, 이후 본원에서는 "'972 특허"로 지칭함)는 그 전체 내용이 본원에서 참고로 도입되는데, 이 문헌에는 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드 (PdN)의 생산 방법이 구체적으로 개시되어 있다 (특히, '972 특허의 실시예 7 내지 실시예 14 참조). PdN 모노포스페이트를 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드로 전환시키는 피리미딘 데옥시리보뉴클레오티드 포스포히드롤라제를 코딩하는 DNA 서열을 포함하고, 이를 발현하는 복제가능한 미생물이 교시되어 있다. 보다 구체적으로, 문헌 [McCandliss & Anderson, 상기 문헌]에는 바실루스 (Bacillus) 박테리오파지 PBS1으로부터의 데옥시티미딜레이트 포스포히드롤라제 (dTMPase)를 발현시키는 것을 포함하는, 티미딘 생산에 이용될 수 있는 발효 방법이 기재되어 있다. 자연계에서, 상기 유형의 효소는 DNA에 티미딘 대신 데옥시유리딘 또는 히드록시메틸데옥시유리딘과 같은 화합물이 도입된 박테리오 파지에 의해 발현되는 것으로 밝혀졌다.U.S. Patent No. 5,213,972 (McCandliss & Anderson, hereinafter referred to as the "'972 patent") is incorporated herein by reference in its entirety for the production of pyrimidine deoxyribonucleoside (PdN) (Specifically, see Examples 7 to 14 of the '972 patent). A DNA sequence encoding a pyrimidine deoxyribonucleotide phosphohydrolase that converts a PdN monophosphate to a pyrimidine deoxyribonucleoside, and a replicable microorganism expressing it, is taught. More specifically, McCandliss & Anderson, supra, discloses a method for producing thymidine which can be used for thymidine production, including expressing deoxytimidylate phosphohydrolase (dTMPase) from Bacillus bacteriophage PBS1 A fermentation method is described. In nature, it has been found that this type of enzyme is expressed by bacteriophages into which DNA is introduced into the DNA, such as deoxyuridine or hydroxymethyldeoxyuridine, instead of thymidine.

'972 특허에 기재된 티미딘 발효법에서는 티미딘을 분해하는 효소 (티미딘 포스포릴라제 및 유리딘 포스포릴라제)를 돌연변이법으로 제거시켜 티미딘을 축적시킨다. 그러므로, dTMPase 효소를 사용하면, 티미딘 합성을 가능케하는 경로 생성을 보조할 수 있다. 그러나, dTMPase의 단독 발현만으로는 티미딘을 상업적으로 가능한 수준으로 생산할 수 없다. 그러므로, 현행 화학적 합성 방법에 비해 생산 비용을 감소시키기 위해, dTMPase를 발현하는 세포를 이용한 발효법으로 티미딘 생산량을 상업적으로 가능한 수준으로 향상시키려는 노력이 여전히 요구되고 있다.In the thymidine fermentation process described in the '972 patent, enzymes that degrade thymidine (thymidine phosphorylase and free dephosphorylase) are mutagenized to accumulate thymidine. Therefore, the use of the dTMPase enzyme can assist in the generation of pathways enabling thymidine synthesis. However, the sole expression of dTMPase can not produce thymidine at a commercially viable level. Therefore, efforts to improve the production of thymidine to a commercially feasible level by the fermentation method using cells expressing dTMPase are still required to reduce the production cost as compared with the current chemical synthesis method.

예를 들어, 대장균에서 피리미딘 데옥시뉴클레오티드를 생산하기 위한 생화학적 경로는 전사 및 번역 수준에서 뿐 아니라, 감쇠 (attenuation), 피드백 억제 및 효소 활성화 등의 메커니즘에 의해 단백질 수준에서도 고도로 조절된다 (문헌 [Neuhard, J. and R. A. Kelln, Biosynthesis and Conversion of Pyrimidines, Chapter 35 [In] Neidhardt, F. C. et al [eds] "Escherichia coliandSalmonellaCellular and Molecular Biology", Second Edition, Vol. 1, pp 580-599, ASM Press, Washington D.C., 1996]). dTMPase를 발현시키고,deoA (티미딘 포스포릴라제),udp(유리딘 포스포릴라제) 및tdk(티미딘 키나제) 유전자 돌연변이 및 그의 발현 생산물에 의해 티미딘 분해를 억제함으로써 대장균에서 티미딘을 합성할 수 있지만 상업적으로 가능한 수준은 아니다.For example, the biochemical pathway for producing pyrimidine deoxynucleotides in E. coli is highly regulated not only at transcriptional and translational levels, but also at the protein level by mechanisms such as attenuation, feedback inhibition and enzyme activation Escherichia coli and Salmonella Cellular and Molecular Biology ", Second Edition, Vol. 1, pp 580-599 [NeuHard, J. and RA Kelln, Biosynthesis and Conversion of Pyrimidines, Chapter 35 [In] Neidhardt, FC et al. , ASM Press, Washington DC, 1996). dTMPase and inhibits thymidine degradation by deo A (thymidine phosphorylase), udp (free phosphorylphosphorylase) and tdk (thymidine kinase) gene mutations and its expression products, But it is not commercially viable.

발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

퓨린 및 피리미딘의 생합성 과정은 리보뉴클레오시드 디포스페이트 (일부 종에서는, 트리포스페이트)를 상응하는 데옥시 유사체로 환원시키는 공통적인 단계를 포함한다. 전반적인 과정에서, 리보스 부분을 2-데옥시리보스로 환원시키기 위해서는 결과적으로는 NADPH 및 H+가 제공하는 수소 원자 1 쌍이 필요하다. 그러나, 직접적인 전자 제공자는 NADPH가 아니라, 티오레독신 또는 글루타레독신이라 지칭되는 열 안정성 단백질의 환원형 및 1 종 이상의 다른 미확인 공급원인데, 이러한 미확인 공급원이 포함되는 것은 대장균의 리보뉴클레오티드 리덕타제 시스템이trxA (티오레독신)grx(글루타레독신) 이중 돌연변이체에서도 여전히 작동 [Neuhard and Kelln, 상기 문헌]하기 때문이다. 환원된 티오레독신의 환원 당량은 환원 과정을 수행하는 리보뉴클레오시드 디포스페이트 리덕타제로 전달된다. 예를 들어, 상기 단계의 조작은 퓨린 및 피리미딘 데옥시뉴클레오시드의 상업적 생산을 개선하는 데 유용할 수 있다.The process of biosynthesis of purines and pyrimidines involves a common step of reducing ribonucleoside diphosphate (in some species, triphosphate) to the corresponding deoxy analog. In the overall process, one pair of hydrogen atoms provided by NADPH and H + is required to reduce the ribose moiety to 2-deoxyribose. However, the direct electron donor is not the NADPH but the reduced form of the thermostable protein, referred to as thioredoxin or glutaredoxin, and one or more other unidentified sources, which include the ribonucleotide reductase system of E. coli trx A (thioredoxin) grx ( glutaredoxin ) double mutants [Neuhard and Kelln, supra]. The reducing equivalent of the reduced thioredoxin is delivered to the ribonucleoside diphosphate reductase that performs the reduction process. For example, manipulation of the above steps may be useful in improving the commercial production of purines and pyrimidine deoxynucleosides.

본 발명의 목적은 피리미딘 및 퓨린 데옥시뉴클레오시드를 특히 회수가능한 양, 구체적으로는 상업적으로 유용한 양으로 생산하는데 사용하기 위한 벡터 등의 신규 DNA 구조물 및 상기 벡터를 포함하는 유전적으로 변형된 미생물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide novel DNA constructs, such as vectors for use in producing pyrimidines and purine deoxynucleosides in a particularly recoverable amount, specifically in a commercially useful amount, and genetically modified microorganisms .

또한, 본 발명의 목적은 문헌 [McCandliss and Anderson, 상기 문헌]에 기재된 방법보다 개선된 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide an improved method than that described in McCandliss and Anderson, supra.

본 발명의 한 측면은 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자 및 티오레독신 유전자 또는 유리딘 키나제 유전자 및(또는) dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 전사단위를 포함하는 DNA 구조물을 제공한다.One aspect of the present invention provides a DNA construct comprising a ribonucleotide reductase gene and a transcription unit comprising a thioredoxin gene or a free dein kinase gene and / or a dCTP deaminase gene.

한 실시양태에서, 상기 DNA 구조물은 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자 및 티오레독신 유전자를 포함하는 전사 단위를 포함한다.In one embodiment, the DNA construct comprises a transcription unit comprising a ribonucleotide reductase gene and a thioredoxin gene.

다른 실시양태에서, 상기 DNA 구조물은 유리딘 키나제 유전자 및(또는) dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 전사 단위를 포함한다.In another embodiment, the DNA construct comprises a transcription unit comprising a freezing kinase gene and / or a dCTP deaminase gene.

바람직하게는, 상기 DNA 구조물은 유리딘 키나제 유전자 및 dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 전사 단위를 포함한다.Preferably, the DNA construct comprises a transcription unit comprising a freezing kinase gene and a dCTP deaminase gene.

가장 바람직하게는, 상기 DNA 구조물은 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자 및 티오레독신 유전자 및 유리딘 키나제 유전자 및 dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 전사 단위를 포함한다.Most preferably, the DNA construct comprises a ribonucleotide reductase gene and a transcription unit comprising a thioredoxin gene and a free dein kinase gene and a dCTP deaminase gene.

본 발명의 다른 측면은 본 발명에 따른 DNA 구조물을 포함하는 변형된 숙주 세포를 제공한다.Another aspect of the invention provides a modified host cell comprising a DNA construct according to the invention.

본 발명의 다른 측면은, 본 발명의 변형된 숙주 세포를 포함하는 배양 배지 및 상기 변형된 숙주 세포를 사용하는 것을 포함하는, 퓨린, 또는 티미딘 등의 피리미딘 생산 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method for producing pyrimidine, such as purine or thymidine, comprising using a culture medium comprising the modified host cell of the present invention and the modified host cell.

한 실시양태에서, 상기 숙주 세포는 바람직하게는 야생형 숙주 세포 등가물 또는 대응물에 비해 알로스테릭 억제에 대한 감수성이 약한 리보뉴클레오티드 리덕타제 및 티오레독신을 코딩하는 DNA 서열을 포함하는 DNA 전사 단위 (예를 들면, 오페론)를 포함하는 DNA 구조물을 포함하며, (a) (바람직하게는 숙주 세포 등가물에 대한 이종) 티미딜레이트 신타제를 코딩하는 DNA 서열을 포함하며, 바람직하게는 상기 DNA 구조물 상에 위치한 전사 단위 (예를 들면, 오페론), (b) 유리딘 키나제 및 바람직하게는 dCTP 데아미나제를 코딩하는 DNA 서열을 포함하며, 바람직하게는 상기 DNA 구조물 상에 위치한 전사 단위 (예를 들면, 오페론), 및 (c) 저해되거나 결여된 유라실 DNA 글리코실라제 활성중 하나 이상의 특징을 추가로 포함한다.In one embodiment, the host cell is preferably a DNA transcription unit comprising a DNA sequence encoding ribonucleotide reductase and thioredoxin, which are less susceptible to allosteric repression than wild-type host cell equivalents or counterparts (A) (preferably heterologous to a host cell equivalent), a DNA sequence encoding a thymidylate synthase, and preferably a DNA sequence comprising the DNA construct (e. G., An operon) (E. G., An operon) located in the DNA construct, (b) a DNA sequence encoding a freezing kinase and preferably a dCTP deaminase, preferably a transcription unit located on the DNA construct , Operon), and (c) inhibited or deficient uracil DNA glycosylase activity.

다른 실시양태에서, 피리미딘 및 그의 유도체, 특히, 티미딘 등의 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드를 회수가능한 양으로 생산하는데 사용하기 위한 상기 DNA 구조물은 유리딘 키나제 및(또는) dCTP 데아미나제를 코딩하는 (바람직하게는 이종) DNA 서열을 포함하는 전사 단위 (예를 들면, 오페론)를 포함한다.In another embodiment, the DNA construct for use in producing a pyrimidine and derivatives thereof, particularly a pyrimidine deoxyribonucleoside, such as thymidine, in a recoverable amount comprises a free dein kinase and / or a dCTP deaminase (E. G., Operon) comprising a DNA sequence (preferably heterologous) that encodes a protein (e.

또한, 상기 구조물을 포함하고 이를 발현하는, 유전적으로 변형된 숙주 세포 및 상기 변형된 숙주 세포를 포함하는 배양 배지를 제공한다.Also provided is a culture medium comprising genetically modified host cells comprising said constructs and expressing said host cells and said modified host cells.

이러한 측면은 부분적으로 유리딘 키나제 및(또는) dCTP 데아미나제를 코딩하는 DNA를 포함하고, 경우에 따라서는 미국 특허 제5,213,972호에서 제안된 바와 같이 티미딘 생산에 필요한 유전자를 추가로 포함하는 숙주 세포에서 티미딘 생산이 상당히 개선된다는 발견을 근거로 한다.Such aspects include, in part, DNA encoding the free tyrosine kinase and / or dCTP deaminase and, optionally, a host that further comprises a gene required for thymidine production, as proposed in U.S. Patent No. 5,213,972 Lt; RTI ID = 0.0 > thymidine < / RTI > production in the cell is significantly improved.

본 발명의 각 측면은 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드, 특히 티미딘의 상업적 생산에 이용하기 위한 개선된 DNA 구조물 및 상기 구조물을 포함하는 숙주 세포를 제공하기 위해, 미국 특허 제5,213,972호에 교시된 사항을 다수 진보시켜 최초로 개시하는 것이다.Aspects of the present invention are directed to providing improved DNA constructs for use in the commercial production of pyrimidine deoxyribonucleosides, particularly thymidine, and host cells comprising such constructs, as described in U.S. Patent No. 5,213,972 The first step is to make a number of improvements.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은 하기의 설명으로 명백할 것이다. 그러나, 이는 본 발명의 바람직한 실시양태를 나타내는 것이며, 단지 예시하기 위해서임이 이해되어야 한다. 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 내에서 여러가지 변형과 변화가 가능함이 명백할 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description. It should be understood, however, that this is a preferred embodiment of the present invention and is for illustrative purposes only. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit and scope of the invention.

본 발명의 바람직한 실시양태Preferred embodiments of the present invention

본 발명의 구조물은 염색체 상에 있거나, 더욱 바람직하게는 염색체 외부 (extrachromosomal), 예를 들면, 벡터 상에 위치할 수 있다.The constructs of the invention may be on a chromosome, or more preferably, extrachromosomal, e.g., on a vector.

본 발명의 벡터에는 플라스미드, 바이러스, 트란스포손, 미니염색체 또는 파지 등이 있으며, 플라스미드인 것이 바람직하다. 전사 단위를 포함하는 벡터는 P1 형질도입법, 전기천공법 또는 형질전환법 등과 같이 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 방법에 따라 숙주 세포 내로 도입될 수 있다. 본 발명에 유용한 적합한 숙주 세포로는 진핵 세포 및 원핵 세포 (예를 들면, 박테리아) 등이 있다. 원핵 세포로는 대장균, 살모넬라 (Salmonella), 슈도모나스 (Pseudomonas), 바실루스 (Bacillus) 균주 및 그의 돌연변이체 등이 있다. 이용가능한 돌연변이 대립유전자, 유전적 도구 (tool) 및 정보의 다양성 때문에, 대장균인 것이 바람직하다. 선택된 숙주 세포에서 형질도입 방법이 이용가능하여, 돌연변이를 한 숙주 세포에서 다른 숙주 세포로 쉽게 이동시키고, 새로운 돌연변이를 원할 때마다 직접 돌연변이시키지 않으면서 숙주의 유전적 돌연변이가 용이한 것이 특히 바람직하다.The vector of the present invention may be a plasmid, a virus, a transposon, a mini chromosome or a phage, and preferably a plasmid. The vector containing the transcription unit may be introduced into the host cell according to any conventional method known to those skilled in the art, such as P1 transgenesis, electroporation, or transformation. Suitable host cells useful in the present invention include eukaryotic cells and prokaryotic cells (e. G., Bacteria). In prokaryotes are E. coli, Salmonella (Salmonella), Pseudomonas (Pseudomonas), Bacillus (Bacillus) and its mutant strains or the like. Due to the diversity of available mutant alleles, genetic tools, and information, E. coli is preferred. It is particularly preferred that the transduction method is available in the selected host cell so that the mutation can be easily transferred from one host cell to another host cell and that genetic mutation of the host is facilitated without direct mutagenization whenever new mutations are desired.

본 발명자들은 박테리오파지 T4nrdA,nrdB 및nrdC 유전자를 이용하는 것이 대장균에서의 리덕타제 및 티오레독신 코딩에 특히 유용함을 알아냈다 (문헌 [Sjoeberg, B. M. et al., EMBO J., 5:2031-2036 (1986)], 문헌 [Tseng, M.-J., et al., J. Biol. Chem. 263:16242-16251 (1988)], 및 문헌 [LeMaster, D. M., J.Virol. 59:759-760 (1986)] 참조). 보다 구체적으로, T4 리보뉴클레오티드 리덕타제는 대장균 티오레독신을 이용할 수 없기 때문에 상기 리보뉴클레오티드 리덕타제를 코딩하는 T4 박테리오파지nrdA 및nrdB 유전자를 T4 티오레독신을 코딩하는 T4nrdC와 함께 클로닝하여 발현시킴으로써 대장균에서의 티미딘 생산을 크게 개선시켰다. T4 리보뉴클레오티드 리덕타제는 대장균 효소와 비교할 때, 시험관내 알로스테릭 억제에 의한 제어에 비교적 불감성인 것으로 밝혀졌다 (문헌 [Berglund, O., J. Biol. Chem. 247:7276-7281, 1972]). 예를 들어, 대장균 효소와는 달리 (Berglund, O., J. Biol. Chem. 247:270-7275, 1972) T4 리보뉴클레오티드 리덕타제는 dATP에 의해 억제되는 것이 아니라, 사실상 dATP 및 ATP에 의해 자극된다 (문헌 [Berglund, O., J. Biol. Chem. 247:7276-7281, 1972]).The present inventors have found that the use of bacteriophage T4 nrd A, nrd B and nrd C genes is particularly useful for reductase and thioredoxin coding in E. coli (Sjoeberg, BM et al., EMBO J., 5: 2031 Chem. 263: 16242-16251 (1988), and LeMaster, DM, J. Virol. 59: 759-760 (1986)). More specifically, since the T4 ribonucleotide reductase can not utilize E. coli thioredoxin, the T4 bacteriophage nrd A and nrd B genes encoding the ribonucleotide reductase are cloned together with T4 nrd C encoding T4 thioredoxin Lt; RTI ID = 0.0 > E. coli. ≪ / RTI > T4 ribonucleotide reductase has been found to be relatively insensitive to control by allosteric inhibition in vitro when compared to E. coli enzymes (Berglund, O., J. Biol. Chem. 247: 7276-7281, 1972) ). For example, unlike E. coli enzymes (Berglund, O., J. Biol. Chem. 247: 270-7275, 1972), the T4 ribonucleotide reductase is not inhibited by dATP but is effectively stimulated by dATP and ATP (Berglund, O., J. Biol. Chem. 247: 7276-7281, 1972).

리보뉴클레오티드 리덕타제 (예를 들면,nrdA 및nrdB 유전자) 및 티오레독신 (예를 들면,nrdC 유전자)을 코딩하는 DNA 서열은 바람직하게는 숙주 세포 DNA에 대해 이종이며, 바람직하게는 T 파지 (바람직하게는 대장균 T 박테리오파지), 특히 T "짝수" 파지, 예를 들면, T2, T4 또는 T6으로부터 유래한 것이다 (문헌 [Campbell, A. M., Bacteriophages, Chapter 123, In Neidherdt, 상기 문헌], 및 문헌 [Mathews, C. K. et al. (eds.) Bacteriaophage T4, American Society of Microbiology, Washington D.C., 1983] 참조). 용어 "-로부터 유래한"이란, 그의 물리적 출처를 의미하는 공급원 뿐 아니라, 구조적 및(또는) 기능적 특성이 그 공급원에서 기원한 물질에 상응하는 물질도 정의하고자 한다.The DNA sequence encoding the ribonucleotide reductase (for example, the nrd A and nrd B genes) and thioredoxin (for example, the nrd C gene) is preferably heterologous to the host cell DNA, preferably T (Preferably E. coli T bacteriophage), in particular T " even " phage, such as T2, T4 or T6 (Campbell, AM, Bacteriophages, Chapter 123, In Neidherdt, See, for example, Mathews, CK et al. (Eds.) Bacteriaophage T4, American Society of Microbiology, Washington DC, 1983). The term "derived from" is intended to define not only the source of its physical origin but also the material whose structural and / or functional properties correspond to the material from which it originated.

T 짝수 파지 효소의 다른 유용한 특성은 그의 기질 특이성이다. 통상의 대장균 리보뉴클레오티드 리덕타제의 UDP에 관한 Km은 CDP에 관한 것보다 약 10 배 높기 때문에 (문헌 [Neuhard and Kelln, 상기 문헌]), 이 효소는 UDP를 기질로서 단지 조금만 사용한다. 그러나, T4 효소는 dUTP를 합성하는 두 가지 경로에서 기질 CDP와 UDP에 관한 Km차이가 단지 2 배에 불과하다 (문헌 [Berglund, O., J. Biol. Chem. 247:7276-7281, 1972]). 대장균에서 T4 리보뉴클레오티드 리덕타제의 기능적 발현물을 얻기 위한 시도가 있었지만, 예전의 이러한 노력들은 성분들의 별개 발현에만 성공하여, 시험관내 혼합에 의해서만 활성이 있음을 증명할 수 있었다 (문헌 [Tseng, M.-J., P. He, J. M. Hilfinger, and G. R. Greenberg, J. Bacteriol. 172:6323-6332, 1990]). 이론에 구애받는 것은 아니지만, 본 발명자들은 아마도 통상의 피드백 억제 양상이 없기 때문에 대장균에서의 T4 리보뉴클레오티드 리덕타제 발현은 치명적이므로, 이는 주의깊게 조건 발현되어야 한다고 생각한다. 또한, 프로세싱되어 성숙한 형태를 생산하게 될 전구체 형태의 리덕타제 및(또는) 티오레독신을 코딩하는 유전자도 고려된다. 상기 프로세싱은 여러가지 중간체 형태를 거쳐 진행될 수 있다.Another useful property of the T even-phage enzyme is its substrate specificity. Since K m for UDP of a common E. coli ribonucleotide reductase is about 10 times higher than that for CDP (Neuhard and Kelln, supra), this enzyme uses only a small amount of UDP as a substrate. However, T4 enzyme is only the only difference between twice the K m of the substrate CDP and UDP from the two paths for synthesizing dUTP (literature [Berglund, O., J. Biol Chem 247:.. 7276-7281, 1972 ]). Although attempts have been made to obtain functional expression of the T4 ribonucleotide reductase in E. coli, these previous efforts have proven successful only in separate expression of the components and only by in vitro mixing (Tseng, M. et al. -J., P. He, JM Hilfinger, and GR Greenberg, J. Bacteriol. 172: 6323-6332, 1990). Without wishing to be bound by theory, we believe that the expression of the T4 ribonucleotide reductase in E. coli is fatal because it is presumably free of the usual feedback inhibition pattern, so that it should be meticulously conditioned. Also contemplated are genes encoding a reductase and / or thioredoxin in the form of a precursor that will be processed to produce a mature form. The processing can be carried out through various intermediate forms.

본 발명의 벡터는 바람직하게는 조절 요소 (예를 들면, 프로모터, 예를 들면, 람다 PL, 오퍼레이터, 활성인자, 리프레서 (repressor), 예를 들면, 람다 리프레서, 특히 온도 감수성 변이체, 및(또는) 인핸서), 적절한 종결 서열, 개시 서열 및 리보솜 결합 부위를 포함한다. 상기 벡터는 선택가능한 마커를 추가로 포함할 수 있다. 별법으로, 조절 요소 (특히, 람다 리프레서)는 숙주 세포 염색체 상에위치할 수 있다.nrdA 및nrdB가 벡터에서nrdC의 하류 (리딩 프레임의 측면에서)에 배열되어 있는 것이 바람직하다. 특히,nrdB가nrdA의 하류에 배열되어 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 가장 바람직한 배열체는nrdCAB를 포함하는 오페론을 포함하는 벡터이다.The vector of the present invention preferably comprises a regulatory element (e. G., A promoter such as a lambda P L , an operator, an activator, a repressor such as a lambda repressor, (Or enhancer), appropriate termination sequences, initiation sequences and ribosome binding sites. The vector may further comprise a selectable marker. Alternatively, regulatory elements (particularly lambda repressors) may be located on the host cell chromosome. it is desirable that nrd A and nrd B are arranged in the vector downstream of nrd C (in terms of the leading frame). In particular, it is preferable that nrd B is arranged downstream of nrd A. Thus, the most preferred arrangement is a vector comprising an operon comprising an nrd CAB.

T4 리보뉴클레오티드 리덕타제는 생체내 피드백 제어가 결여되어 있지 않다 (문헌 [J. Ji, R. G. Sargent, and C. K. Mathews, J. Biol. Chem. 266:16289-16292, 1991], 및 문헌 [Berglund, 상기 문헌]). 예를 들면 티미딘 생산을 위한 리보뉴클레오시드 디포스페이트의 환원을 촉진하기 위해, 조절 서브유닛을 코딩하는 유전자인nrdA를 돌연변이적 접근법 등으로 변형시켜 예를 들면, 효소의 직접적인 산물에 의한 억제 또는 하류 사건으로부터의 생성물에 의한 억제 등과 같은 알로스테릭 억제에 대한 감수성 감소로 티미딘 생산을 증가시킬 수 있는 효소를 생성할 수 있다.The T4 ribonucleotide reductase lacks in vivo feedback control (J. Ji, RG Sargent, and CK Mathews, J. Biol. Chem. 266: 16289-16292, 1991), and Berglund, literature]). For example, in order to promote reduction of ribonucleoside diphosphate for thymidine production, nrd A, which is a gene encoding a regulatory subunit, is modified by a mutagenic approach or the like, for example, Or inhibition by allosteric inhibition, such as by inhibition by products from downstream events, can be produced.

T4nrdA 돌연변이체를 제작하기 위해서, 위치 지정 돌연변이유발법을 이용하여 예를 들어 알로스테릭 조절에 관여하는 dTTP 결합 부위를 변화시킬 것으로 예상되는 아미노산을 코딩하도록 유전자 염기를 변형 또는 변화 (예를 들면, 치환)시킬 수 있다. T4 리보뉴클레오티드 리덕타제의 아미노산 서열 분석으로 dTTP 결합에 관여할 것으로 여겨지는 추정 컨센서스 서열에 잘 부합되는 것으로 보이는 절편을 밝혀냈다 (문헌 [E.M. Mcintosh and R. H. Haynes, Mol. 세포. Biol. 6:1711-1721, 1986]). T4 리보뉴클레오티드 리덕타제 내의 상기 영역에서 올리고뉴클레오티드 지정 돌연변이유발법을 이용하여 몇 가지를 변화시킬 수 있다. 통상적인 접근법은데옥시시티딜레이트 데아미나제의 dTTP 결합을 감소시키기 위한 모어 (More) 등의 시도 (문헌 [More, J. T., J. M. Ciesla, L.-M. Changchien, G. F. Maley and F. Maley, Biochemistry 33:2104-2112, 1994])를 모델로 할 수 있다. T4nrdA에서79Ala의 Ile으로의 돌연변이가 매우 유용한 것으로 여겨진다. 예를 들어, T4nrdA에서79Ala의 Ile으로의 돌연변이를 함유하는 균주를 진탕 플라스크 발효시켰을 때, 티미딘 생산성은 상당히 증가되었다. 하기에서 증명한 바와 같이, 본 발명자들은 이러한 단일 변화 없이도 티미딘 생산성을 모(母)균주보다 25% 증가시켰다.In order to produce a T4 nrd A mutant, a site-directed mutagenesis may be used to modify or alter the gene base to encode, for example, the amino acid expected to alter the dTTP binding site involved in allosteric modulation For example, substitution). Amino acid sequence analysis of the T4 ribonucleotide reductase revealed a fragment that appears to be in good agreement with the putative consensus sequence believed to be involved in dTTP binding (EM Mcintosh and RH Haynes, Mol. Cell. Biol. 6: 1711-1721 , 1986). Several changes can be made using oligonucleotide directed mutagenesis in this region within the T4 ribonucleotide reductase. A common approach is the attempt to reduce the dTTP binding of the deoxycytidylate deaminase (More et al., JT, JM Ciesla, L.-M. Changchien, GF Maley and F. Maley, Biochemistry 33: 2104-2112, 1994). Mutations from T4 nrd A to 79 Ila of Ile are considered to be very useful. For example, when strains containing mutations from T4 nrd A to Ile of 79 Ala were fermented in shake flasks, thymidine productivity was significantly increased. As demonstrated below, the present inventors increased thymidine productivity by 25% over parent strain without this single change.

79Ala의 Ile으로의 돌연변이는 성공적인 한 예이지만, 당업자라면, dTTP 결합만을 파괴하고 효소의 기본적인 기능성은 파괴되지 않도록 이 영역 내의 많은 다른 아미노산을 변화시켜 원하는 효과를 얻을 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들어,79Ala를 Ile과 유사한 측쇄를 갖는 다른 아미노산 (예를 들면, 루이신, 발린)으로 치환시킬 수 있다. 또한, 컨센서스 영역이라 예측되는 영역 내의 위치 79를 다른 변형법 (예를 들면, 돌연변이법)으로 변형시키는 것도 고려된다. 컨센서스 영역 내의 아미노산 위치 하나 이상을 결실시키고 합성 DNA를 상기 영역으로 도입하는 것은 당업자에게 이용가능한 다른 접근법이다. 79 mutation of Ala to Ile is a successful example, but one skilled in the art will know that the desired effect can be achieved by destroying only the dTTP binding and altering many other amino acids in this region so that the basic functionality of the enzyme is not destroyed. For example, 79 Ala can be replaced with another amino acid having a side chain similar to Ile (e.g., leucine, valine). It is also contemplated that the position 79 in the region predicted to be a consensus region may be modified by another modification method (for example, a mutation method). It is another approach available to those skilled in the art to delete one or more amino acid positions within the consensus region and introduce synthetic DNA into that region.

본 발명의 다른 측면에서는, 야생형 숙주 세포 등가물 또는 대응물에 비해 알로스테릭 억제에 대한 감수성이 약한 이종 리보뉴클레오티드 리덕타제 및 티오레독신을 코딩하는 DNA 서열을 포함하는 전사 단위를 포함하는 구조물 (예를 들면,벡터)을 포함하는 숙주 세포를 제공한다. 당업자라면, 야생형 숙주 세포 등가물과 비교한 후보 이종 리덕타제의 알로스테릭 억제에 대한 상대적인 감수성을 측정하는 것은 통상적인 실험 및 관찰에 의한 것임이 명백할 것이다.In another aspect of the present invention, a construct comprising a transcription unit comprising a DNA sequence encoding a heterologous ribonucleotide reductase and a thioredoxin which are less susceptible to allosteric repression than wild-type host cell equivalents or counterparts For example, a vector). It will be clear to those skilled in the art that it is conventional experimentation and observation to determine the relative susceptibility to allosteric inhibition of a candidate heterologous reductase relative to wild-type host cell equivalents.

nrdA,nrdB 및nrdC 유전자 등의 DNA 서열을 포함하는 전사 단위는nrd유전자들이 일렬로 배열된 오페론인 것이 바람직하다. 이는 상기 유전자가 단일 mRNA 전사체로서 전사되도록 한다. 숙주 세포에 의한 비생산적인 에너지 소비를 최소화하고, 추가로 플라스미드의 크기를 최소화하기 위해, 상기 오페론은 리덕타제 및 티오레독신의 코딩에 필요한 유전 서열 (임의의 조절 요소 또는 제어 요소 포함)만을 함유하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 여분의 DNA (예를 들어, 파지 T4nrdB 유전자 내의 독특한 인트론, 문헌 [Sjoberg, B-M., et al., EMBO J. 5:2031-2036, 1986)의 제거가 필요할 수 있다.Transcription units containing DNA sequences such as nrd A, nrd B and nrd C genes are preferably operons in which the nrd genes are arranged in a line. This allows the gene to be transcribed as a single mRNA transcript. In order to minimize unproductive energy consumption by the host cell and further minimize the size of the plasmid, the operon contains only the genetic sequence (including any regulatory elements or control elements) necessary for the coding of the reductase and thioredoxin desirable. To do this, it may be necessary to remove redundant DNA (e.g., a unique intron in the phage T4 nrd B gene, Sjoberg, BM., Et al., EMBO J. 5: 2031-2036, 1986).

다른 바람직한 실시양태에서, 티미딘의 생산 등에 사용하기 위한 본 발명의 벡터는 티미딜레이트 신타제 (예를 들면,td유전자)를 코딩하는 DNA 서열을 추가로 포함할 수 있다 (예를 들면, 문헌 [Chu, F. K. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:3049-3053 (1984)], 문헌 [Chu, F. K. et al., J. Bacteriol. 169:4368-4375 (1987)] 참조). 상기 효소를 이용하는 목적은 생산된 데옥시유리딘의 수준, 특히 티미딘에 대한 데옥시유리딘 불순물 수준에 대한 제어를 개선시키는 것이다. 상기 dTMPase 효소는 dTMP에 대해 완벽하게 특이적이지 않다. dUMP에 대한 Km이 dTMP에 대한 것보다 높다면, PBS1 dTMPase는 기질로서 dUMP를 사용하여 데옥시유리딘을 생산할 것이다 (문헌 [Price, A. R., Methods in Enzymol. 51:285-290, 1978]). 데옥시유리딘은 티미딘 정제에 상당한 문제점을 야기한다. 그러므로, 데옥시유리딘 생산을 감소시키기 위한 한 가지 방법은 티미딜레이트 신타제의 수준 또는 효율을 증가시켜 dUMP를 dTMP로 효과적으로 전환케 하여 dUMP의 내부 농도가 항상 매우 낮은 수준으로 유지되도록 하는 것이다.In another preferred embodiment, the vector of the present invention for use in the production of thymidine and the like may further comprise a DNA sequence encoding a thymidylate synthase (e.g., td gene) (see, for example, Refer to Chu, FK et al., J. Bacteriol. 169: 4368-4375 (1987)), as described in Chu, FK et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81: 3049-3053 ). The purpose of using the enzyme is to improve the control of the level of deoxyuridine produced, especially deoxyuridine impurity levels to thymidine. The dTMPase enzyme is not completely specific for dTMP. If K m for dUMP is higher than for dTMP, PBS 1 dTMPase will produce deoxyuridine using dUMP as a substrate (Price, AR, Methods in Enzymol. 51: 285-290, 1978) . Deoxyuridine causes significant problems with thymidine tablets. Therefore, one way to reduce deoxyuridine production is to increase the level or efficiency of the thymidylate synthase, effectively converting dUMP to dTMP so that the internal concentration of dUMP is always kept at a very low level.

티미딜레이트 신타제 유전자 (td)는 숙주 세포에 대해 이종일 수 있고, 상기td는 T 박테리오파지, 예를 들면, T "짝수" 파지로부터 유래한 (상기에서 정의한 의미로서) 것이 바람직하고, 특히 T4 파지td인 것이 바람직하다.td는 그의 고유 전사 단위에 위치할 수 있지만,tdnrd유전자와 동일 전사 단위, 예를 들면 동일 오페론에 위치하는 것이 바람직하다. 또한,tdnrd유전자로부터 동일 오페론의 하류 (리딩 프레임의 측면에서)에 위치하는 것이 바람직하다.The thymidylate synthase gene ( td ) may be heterologous to the host cell, and the td is preferably derived from a T bacteriophage, such as T " even " phage (as defined above) td . td can be located in its native transcription unit, but it is preferred that td is located in the same transcription unit as the nrd gene, e. g., the same operon. It is also preferred that td is located downstream of the same operon (from the side of the reading frame) from the nrd gene.

문헌 [McCandliss and Anderson, 상기 문헌]에서는 플라스미드 pCG138 및 pCG148에 있는 대장균 티미딜레이트 신타제 유전자를 증폭시켜 ('972 특허의 표 5 참조), 이것이 데옥시유리딘 감소에 부분적으로 효과적임을 밝혀냈다. T4 티미딜레이트 신타제는 훨씬 더욱 효과적인데, 대장균 효소가 어떤 유형의 알로스테릭 조절에 의해서도 제어되지 않는다 [Neuhard and Kelln, 상기 문헌]는 사실에 비추어 볼 때 이는 놀라운 것이다. dUMP에 대한 대장균 효소의 Km4 μM (문헌 [Wahba, A. J. and M. Friedkin, J. Biol Chem. 237:3794-3801]) 및 dUMP에 대한 T4 효소의 Km2.73 μM (문헌 [Maley, F., L. LaPat-Polasko, V. Frasca and G. F. Maley,Functional domains in T4 Thymidylate Synthase as probed by site-directed mutagenesis, Chapter 29 [In] Karam, J. D. [ed] "Molecular Biology of Bacteriophage T4", American society for Microbiology, Washington D.C., 1994, pp 322-325)은 유사하기 때문에 상기와 같은 효율 상의 커다란 차이를 설명할 수 없다. 이론에 구애받는 것은 아니지만, 본 발명자들은 대장균 thyA가 플라스미드 클론의 발현 수준에 영향을 미칠 수 있는 상류 유전자 (문헌 [Bell-Penderson, D, J. L. Galloway Salvo, and M. Belfort, J. Bacteriol. 173:1193-1200, 1991])로부터 유래한 내부 전사 종결 서열을 가질 것으로 생각한다.[McCandliss and Anderson, supra] amplified the E. coli thymidylate synthase gene in plasmids pCG138 and pCG148 (see Table 5 of the '972 patent), which proved to be partially effective in reducing deoxyuridine. T4 thymidylate synthase is even more effective, since the E. coli enzyme is not controlled by any type of allosteric regulation [Neuhard and Kelln, supra], which is surprising in light of the fact. K m 4 μM of the E. coli enzyme for dUMP (literature [Wahba, AJ and M. Friedkin, J. Biol Chem 237:. 3794-3801]) and the enzyme T4 for dUMP 2.73 μM K m (literature [Maley, F , L. LaPat-Polasko, V. Frasca and GF Maley, Functional domains in T4 Thymidylate Synthase as probed by site-directed mutagenesis, Chapter 29 [In] Karam, JD [ed.] "Molecular Biology of Bacteriophage T4", American society for Microbiology, Washington DC, 1994, pp 322-325) are similar, and thus can not account for such a large difference in efficiency. Although not wishing to be bound by theory, the present inventors have found that E. coli thyA is an upstream gene (Bell-Penderson, D, JL Galloway Salvo, and M. Belfort, J. Bacteriol. 173: 1193-1200, 1991). ≪ / RTI >

다른 바람직한 실시양태에서, 특히 티미딘 등의 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드의 상업적 생산에 이용하기 위한 본 발명의 숙주 세포는 예를 들어 유리딘 키나제를 코딩하는udk유전자, 바람직하게는 예를 들어 dCTP 데아미나제를 코딩하는 dcd 유전자 등의 DNA 서열을 포함하는 전사 단위 (예를 들면, 오페론)를 포함한다 (예를 들면, 문헌 [Wang, L. and B. Weiss, J. Bacteriol. 174:5647-5653 (1992)], 및 문헌 [Neuhard, J. and L. Taro, J. Bacteriol. 175:5742-5743] 참조)In another preferred embodiment, host cells of the invention for use in the commercial production of pyrimidine deoxyribonucleosides, particularly thymidine and the like, include, for example, the udk gene encoding a free dein kinase, (e.g., operon) comprising a DNA sequence such as a dcd gene that encodes a dCTP deaminase (see, for example, Wang, L. and B. Weiss, J. Bacteriol. 174: 5647-5653 (1992), and Neuhard, J. and L. Taro, J. Bacteriol. 175: 5742-5743)

본 발명의 이러한 측면의 구조물은 바람직하게는 숙주 세포 DNA에 이종이고, 바람직하게는 대장균 박테리오파지, 특히 T "짝수" 파지, 예를 들면, T2, T4 또는 T6으로부터 유래한 리보뉴클레오티드 리덕타제 (nrdA 및nrdB) 및 티오레독신 (nrdC), 또는 그의 전구체 형태를 코딩하는 전사 단위를 추가로 포함할 수 있다.The constructs of this aspect of the invention are preferably heterologous to the host cell DNA, preferably a E. coli bacteriophage, especially a ribonucleotide reductase ( nrd A) derived from T " even " phage, such as T2, T4 or T6 And nrd B) and thioredoxin ( nrd C), or a precursor form thereof.

유리딘 키나제는 포스페이트 제공자로서 GTP (또는 dGTP)를 이용하여 유리딘 및 시티딘으로부터 UMP 및 CMP를 생산한다. 이 반응은 UTP 및 CTP에 의해 억제된다 (문헌 [J. Neuhard and R. D. Kelln, Biosynthesis and Conversions of Pyrimidines, Chapter 35 [in] F. C. Neidhart et al. [eds], "Escherichia ColiandSalmonellaCellular and Molecular Biology", Second Edition, ASM press, Washington D.C.]). 본 발명자들은 유리딘 키나제를 특히 dCTP 데아미나제와 함께 사용하면 상기에서 요약한 '972의 교시 사항과 더불어 이러한 변화를 도입한 숙주 세포에 의한 티미딘 생산이 두드러지게 개선된다는 것을 알아냈다. 현재의 정보를 기초로 할때, 유리딘 키나제는 피리미딘의 데 노보 (de novo) 생합성에서 직접적인 역할이 없기 때문에 이러한 관찰은 전혀 예기치 못한 것이었고, 또한, 이의 사용은 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드 생산을 위한 상업적 과정에 유익할 것이다.udk및 dcd 유전자는 동일 오페론에 일렬로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 프로세싱되어 성숙한 형태를 생산하게 될 전구체 형태를 코딩하는udkdcd유전자도 고려된다. 상기 프로세싱은 여러가지 중간체 형태를 거쳐 진행될 수 있다.udkdcd유전자는 P1 형질도입법, 전기천공법 또는 형질전환법 등과 같이 당업자에게 공지된 방법에 따라, 임의의 적당한 공급원으로부터 구조물 (예를 들면, 벡터)내로 도입될 수 있다.The uridine kinase produces UMP and CMP from uridine and cytidine using GTP (or dGTP) as a phosphate donor. This reaction is inhibited by UTP and CTP (J. Neuhard and RD Kelln, Biosynthesis and Conversions of Pyrimidines, Chapter 35 [in] FC Neidhart et al. [Eds], " Escherichia Coli and Salmonella Cellular and Molecular Biology" , Second Edition, ASM press, Washington DC). The present inventors have found that the use of a free dein kinase, particularly in conjunction with a dCTP deaminase, results in a marked improvement in the production of thymidine by the host cells that introduced such a change, with the teachings of '972 summarized above. Based on current information, this observation was entirely unexpected, as the free dein kinase does not have a direct role in the de novo biosynthesis of pyrimidines, and its use is limited to pyrimidine deoxyribonucleosides It would be beneficial for the commercial process for seed production. The udk and dcd genes are preferably arranged in a line in the same operon. Also contemplated are udk and dcd genes that encode the precursor forms that will be processed to produce the mature form. The processing can be carried out through various intermediate forms. The udk and dcd genes may be introduced into constructs (e.g., vectors) from any suitable source, according to methods known to those skilled in the art, such as P1 transgenesis, electroporation, or transformation.

ung유전자에 의해 코딩되는 효소인 유라실 DNA 글리코실라제는 티미딘 대신 유라실이 도입되어 있는 DNA의 분해를 담당한다. 본 발명의 숙주 세포가 티미딘 등의 상업적 생산에 이용되는 경우, 티미딘 생산에 dTMP (dTTP의 전구체)를 이용함으로써 dTTP의 세포내 농도가 감소될 수 있다. 그러므로, 본 발명자들은 잠재적으로 더 강력하게 숙주 DNA로 유라실이 도입되려는 경향은 숙주 세포 DNA에 너무 많은 단일 가닥화된 파손을 초래하는 유라실 DNA 글리코실라제 활성 때문에 야생형 숙주에게 치명적일 수 있다는 것을 깨달았다. 그러므로, 본 발명에 유용한 숙주 세포는 또한 유라실 DNA 글리코실라제 활성이 (미변형 세포에 비해) 저해되거나 전혀 없는 것일 수도 있다. 상기 활성의 저해 또는 부재는 당업자에게 명백한 여러가지 방법을 통해 달성될 수 있다. 이러한 접근법의 한 예로는 상기 기능적 효소 (또는 그의 전구체)의 길항제를 숙주 세포에 도입하여ung유전자 발현 생성물에 관한 (전반적 또는 부분적) 길항작용을 이용하는 것이다. 다른 접근법으로는 예를 들어,ung유전자 발현의 조절 요소를 변형시키거나ung유전자 그 자체에 돌연변이를 도입하여ung유전자의 발현 생성물이 유라실 DNA 글리코실라제 단백질 및(또는) 활성이 거의 없거나 전혀 없도록ung유전자 발현을 조작하는 것 등이 있다. 다른 접근법은 숙주 세포 DNA로부터ung유전자 (또는 기능적으로 중요한 그의 일부)를 결실시키는 것이다. 추가의 조작 없이도 숙주 세포가 유라실 DNA 글리코실라제 활성이 전혀 없거나 낮은 수준인 것을 특징으로 하게 할 수 있다. Yurassil DNA glycosylase, an enzyme encoded by the ung gene, is responsible for the degradation of DNA containing yurassyl instead of thymidine. When the host cell of the present invention is used for commercial production of thymidine and the like, the intracellular concentration of dTTP can be reduced by using dTMP (a precursor of dTTP) for thymidine production. Therefore, the inventors have realized that the tendency to introduce uracil into potentially more potent host DNA can be fatal to wild-type hosts due to uracyl DNA glycosylase activity, which results in too much single-stranded breakage of the host cell DNA . Therefore, host cells useful in the present invention may also be those in which Elacsil DNA glycosylase activity is inhibited (as compared to unmodified cells) or not at all. Inhibition or absence of such activity may be achieved through a variety of methods which will be apparent to those skilled in the art. One example of such an approach is to introduce antagonists of the functional enzyme (or its precursor) into host cells to utilize (overall or partial) antagonism of the ung gene expression product. Other approaches include, for example, to modify the regulatory elements of the ung gene expression or ung gene that by itself, introducing a mutation in the expressed product of the ung gene uracil DNA glycoside sila the protein and (or) activity is little or no so and manipulating ung gene expression. Another approach is to delete the ung gene (or a portion thereof functionally important) from the host cell DNA. Without further manipulation, the host cell may be characterized by having no or low levels of uracil DNA glycosylase activity.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본원에서 교시된 사항을 각각 진보시켜 숙주 세포로 도입한다. 상기nrd,td,udkdcd유전자는 별개의 구조물 상에 위치할 수 있지만, 이것들 모두가 동일 구조물, 예를 들면, 동일 벡터 상에 위치하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 바람직하게는 야생형 숙주 세포 등가물 또는 대응물에 비해 알로스테릭 억제에 대한 감수성이 약한 (바람직하게는 T 짝수 파지, 예를 들면, T4의) 변형된 리보뉴클레오티드 리덕타제 및 티오레독신을 코딩하는 DNA 서열을 포함하는 DNA 전사 단위 (예를 들면, 오페론)를 포함하고, 다음을 추가로 포함하는 DNA 구조물을 포함하면서, 유라실 DNA 글리코실라제 활성이 저해되거나 억제된 숙주 세포를 제공한다. (a) (바람직하게는 숙주 세포 등가물 또는 대응물에 대한 이종) 티미딜레이트 신타제를 코딩하는 전사 단위 (예를 들면, 오페론), 및 (b) 유리딘 키나제 및 바람직하게는 dCTP 데아미나제를 코딩하는 전사 단위 (예를 들면, 오페론),In a preferred embodiment of the present invention, the teachings herein are each advanced and introduced into host cells. The nrd , td , udk, and dcd genes may be located on separate structures, but all of them are preferably located on the same structure, e.g., on the same vector. Therefore, in a particularly preferred embodiment of the present invention, a modified ribozyme (preferably a T even-phage, e.g., of T4) that is less susceptible to allosteric inhibition than a wild-type host cell equivalent or counterpart A DNA construct comprising a DNA transcription unit (e. G., An operon) comprising a DNA sequence encoding a nucleotide reductase and thioredoxin and comprising a DNA construct further comprising: Or suppressed < / RTI > host cells. (a) a transcription unit (e. g., an operon) that encodes a thymidylate synthase (preferably heterologous to a host cell equivalent or counterpart), and (b) a free tyrosine kinase and preferably a dCTP deaminase A transcription unit (e. G., An operon)

본 발명에 따라 변형된 숙주 세포는 피리미딘 데옥시뉴클레오시드의 상업적 생산에 특히 유용하다. 본 발명의 특히 유리한 점은 (특히, '972 특허에 교시된 사항과 함께) 본 발명에 따라 변형된 플라스미드를 포함 (함유)하는 대장균 숙주 세포를 이용하여 티미딘을 상업적으로 생산할 수 있다는 것이다. 그러므로, 본 발명에 따라 변형된 숙주 세포는 PBS1 등으로부터 유래한 dTMPase 및deoA,tdk-1, 및udp-1 등과 같이 '972 특허에 교시된 돌연변이체를 추가로 포함할 수 있다.The host cells modified according to the invention are particularly useful for the commercial production of pyrimidine deoxynucleosides. Particularly advantageous of the present invention is the ability to commercially produce thymidine using E. coli host cells containing (containing) a plasmid modified according to the present invention (particularly with the teachings of the '972 patent). Thus, modified host cells according to the present invention may further comprise dTMPase derived from PBS1 and the like and mutants taught in the '972 patent, such as deo A, tdk- 1, and udp- 1.

통상적으로, 적절한 용기에 들어있는 배양 배지 내에 세포를 배양하는 것을 포함하는 발효 방법을 이용한다. 적절한 조건 하에서 배양한 다음, 생산된 티미딘을 수거하고 정제 (풍부하게)하는데, 필요에 따라서는 표준 프로토콜에 따라 제약 등급으로 정제한다. 그 다음, 정제된 티미딘을 사용하여 AZT와 같은 제약 조성물 등의 의약을 제조할 수 있다.Typically, a fermentation process is used that involves culturing the cells in a culture medium in a suitable container. After culturing under appropriate conditions, the produced thymidine is collected and purified (enriched), optionally purified to pharmaceutical grades according to standard protocols. The purified thymidine can then be used to produce medicines, such as pharmaceutical compositions, such as AZT.

본 발명은 신규 DNA 구조물을 포함하는 유전적으로 변형된 세포를 사용한 피리미딘, 퓨린, 및 데옥시리보뉴클레오시드 등과 같은 그의 유도체 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing derivatives thereof, such as pyrimidines, purines, and deoxyribonucleosides, using genetically modified cells comprising novel DNA constructs.

본 발명은 실시예에 의해 단지 설명될 뿐이며, 하기의 도를 참조로 한다:The invention will now be described, by way of example only, with reference to the following figures:

도 1은 pCG366의 제작 경로를 개략적으로 나타낸다. 플라스미드는 일정 비율로 그려진 것이 아님을 알아야 한다.Figure 1 schematically shows the production path of pCG366. It should be noted that the plasmid is not drawn at a constant rate.

도 2는 pCG374 및 pCG375의 제작 경로를 개략적으로 나타낸다.Fig. 2 schematically shows production routes of pCG374 and pCG375.

도 3은 플라스미드 pCG532의 맵을 나타낸다.Figure 3 shows a map of the plasmid pCG532.

도 4는 실시예 10에 따른 플라스미드 pCG366 (nrdCABtd)을 함유하는 재조합 대장균 균주 CMG2451 (Ung+) 및 CMG2492 (Ung-)의 배양 및 이에 의한 티미딘 생산을 나타낸다.4 is a recombinant E. coli strain CMG2451 (Ung +) and CMG2492 (Ung -) containing the plasmid pCG366 (nrd CAB td) according to Example 10 it shows the culture and thus thymidine production by the.

도 5는 30 ℓ 발효조에서 대장균 CMG2451 (pCG532)에 의한 티미딘 생산을 나타낸다.Figure 5 shows thymidine production by E. coli CMG2451 (pCG532) in a 30 L fermentor.

도 6은 실시예 12의 정제 프로토콜에 따라 얻어진 TdR 및 UdR (mg/L)을 나타낸다.6 shows TdR and UdR (mg / L) obtained according to the purification protocol of Example 12. Fig.

실시예 1Example 1

T4T4 nrdnrd CAB 유전자의 클로닝 및 활성 증명Cloning and activation of CAB gene

박테리오파지 T4nrdAB 유전자는 단리된 파지 T4 DNA로 중합효소 연쇄 반응 (PCR)을 수행하여 클로닝하였다.nrdA 유전자의 PCR 프라이머는The bacteriophage T4 nrd AB gene was cloned by performing polymerase chain reaction (PCR) with isolated phage T4 DNA. The PCR primers of the nrd A gene

5'-TAT TCT AGA CGA TTT TCA AGT TGA GGA CTT ATG C-3' (서열 1); 및5'-TAT TCT AGA CGA TTT TCA AGT TGA GGA CTT ATG C-3 '(SEQ ID NO: 1); And

5'-TAT ATC GAT AAT TCA TTA CAA TTT ACA CGC TGC AC-3' (서열 2)5'-TAT ATC GAT AAT TCA TTA CAA TTT ACA CGC TGC AC-3 '(SEQ ID NO: 2)

였다.Respectively.

제한 부위 XbaI은 증폭된 DNA의 시작부위에 도입하고, ClaI은nrdA의 3' 말단에 도입하였다.nrdB 유전자의 PCR 증폭 프라이머는Restriction site XbaI was introduced at the start of amplified DNA and ClaI was introduced at the 3 'end of nrd A. The PCR amplification primers of the nrd B gene

5'-TAT ATC GAT AAA TGT AAA TTT AAG GAT TCT AAA TG-3' (서열 3) 및5'-TAT ATC GAT AAA TGT AAA TTT AAG GAT TCT AAA TG-3 '(SEQ ID NO: 3) and

5'-TAT GTC GAC TCC TTA AAA GTA TTT TTT AAA ACT C-3' (서열 4)5'-TAT GTC GAC TCC TTA AAA GTA TTT TTT AAA ACT C-3 '(SEQ ID NO: 4)

였다.Respectively.

따라서, 제한 부위 ClaI이nrdB의 시작 부위에 도입되었으며, ApaI이 증폭된 DNA의nrdB 말단에 도입되었다. PCR 단편을 당업계에 공지된 기술에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 클로닝하였다. 클로닝한nrdAB 유전자는 효소 활성 분석법으로 확인하였다. T4nrdC 유전자를 pKC30에 클로닝하여 플라스미드 pDL51을 제조하고 [LeMaster, D. M., J. Virology 59: 759-760,1986], T4nrdC 유전자는 디. 르마스터 (D. LeMaster) (Dept of Biochem., Univ. Wisconsin, 미국 위스콘신주 매디슨 소재)로부터 제공받았다. 유전자를 도 1에 도시된nrdAB 유전자를 포함하는 플라스미드로 서브클로닝하였다. 도 1에 사용된 출발 물질의 공급원 및 기본 정보는 표 1에 나타내었다.Thus, the restriction site ClaI was introduced at the start site of nrd B and ApaI was introduced at the nrd B end of the amplified DNA. PCR fragments were cloned as shown in Figure 1 according to techniques known in the art. The cloned nrd AB gene was confirmed by enzyme activity assay. Cloned T4 gene in pKC30 nrd C to prepare a plasmid and pDL51 [LeMaster, DM, J. Virology 59 : 759-760,1986], T4 nrd C gene is di. Were obtained from D. LeMaster (Dept of Biochem., Univ., Wisconsin, Madison, Wis.). The gene was subcloned into a plasmid containing the nrd AB gene shown in Fig. The source and basic information of the starting materials used in Figure 1 are shown in Table 1.

합성 전사 종결자를 사용하여 pCG198 및 pCG301을 제작하였다 (도 1 및 표 1 참조). 구체적으로, 스트라타진 (Stratagene, 미국 캘리포니아주 라 졸라 소재)으로부터 구입한 플라스미드 pBC sk+를 제한 효소 ApaI 및 Asp718I로 절단하였다. 이어서, ECOTGP 전사 종결 서열 [d'Aubenton Carafa et al., J. Mol. Biol. 216: 839-843,1990]를 함유하는 합성 DNA를 라이게이션시켜 ApaI 및 Asp718I 엔도뉴클레아제 부위 사이의 본래 서열을 대체하였다. 상기 단편은 새로운 플라스미드에서 ApaI 인식 서열을 재생하였으나 Asp718I을 제거하였다. 삽입된 DAN는 두개의 올리고뉴클레오티드로부터 생성된 다음 조성을 갖는다.PCG198 and pCG301 were prepared using a synthetic transcription terminator (see Figure 1 and Table 1). Specifically, the plasmid pBC sk + purchased from Stratagene (La Jolla, CA) was digested with restriction enzymes ApaI and Asp718I. Subsequently, the ECOTGP transcription termination sequence [d'Aubenton Carafa et al., J. Mol. Biol. 216: 839-843,1990] was ligation to replace the original sequence between the ApaI and Asp718I endonuclease sites. The fragment regenerated the ApaI recognition sequence in a new plasmid but removed Asp718I. The inserted DAN has the following composition generated from two oligonucleotides.

5'-CGAGC CCGCCTAATG AGCGGGCTTT TTT TT-3' (서열 5)5'-CGAGC CCGCCTAATG AGCGGGCTTT TTT TT-3 '(SEQ ID NO: 5)

3'-CCGGGCTCG GGCGGATTAC TCGCCCGAAA AAAAACATG-5' (서열 6).3'-CCGGGCTCG GGCGGATTAC TCGCCCGAAA AAAAACATG-5 '(SEQ ID NO: 6).

도 1에 나타낸 바와 같이 플라스미드 pCG198을 플라스미드 pKC30으로부터 pBluescript 11 ks (Stratagene, 미국 캘리포니아주 라 졸라 소재)로 클로닝된 람다 PL프로모터를 함유하는 pCG173과 결합시켰다. pCB198 및 pCG173 모두를 HindIII 및 AsnI으로 절단시킨 후 람다 PL프로모터, 다수의 제한 효소 클로닝 부위에 이어 트립토판 오페론 리더 펩티드 영역으로부터 복사된 ECOTGP 종결자 서열을 함유하는 새로운 플라스미드 pCG301을 생성하였다.As shown in Figure 1, the plasmid pCG198 was ligated with pCG173 containing the lambda P L promoter cloned from plasmid pKC30 into pBluescript 11 ks (Stratagene, La Jolla, CA). Both pCB198 and pCG173 were digested with HindIII and AsnI to generate a new plasmid pCG301 containing the lambda P L promoter, a number of restriction enzyme cloning sites followed by an ECOTGP terminator sequence copied from the tryptophan operon leader peptide region.

T4 리보뉴클레오티드 리덕타제 활성은 방사선 동위원소 및 UDP 기질을 사용하지 않는 방법으로 HPLC에 의해 측정하였다. 직접적인 리보뉴클레오티드 리덕타제 분석법은 1 mM NADPH, 1 mM DTT, 0.5 mM dATP, 0.6 mM UDP, 20 mM Tris (pH 8.0) 및 5 mM MgCl2를 포함하였다. 상기 조건하에서, 대장균 리보뉴클레오티드 리덕타제는 억제되어 검출되지 않았다. 효소 반응 (100 ㎕)은 50% 트리클로로아세트산 (TCA) 10 ㎕를 첨가하여 정지시켰다. 빙상에서 10분 후에, 시료를 마이크로원심분리기로 원심분리하였다. 상등액을 디에틸에테르로 4회 추출하여 TCA를 제거하였다. Tris 완충액 (1.0 M pH 8.0) 5 ㎖를 첨가한 후 40 mg/㎖ 방울뱀 독액 (rattle snake venom, 시그마(Sigma) 제품) 2 ㎕를 첨가하고, 시료를 37℃에서 60분간 인큐베이션하였다. 이어서 시료를 70℃에서 3분간 가열시킨 후 5분간 원심분리하여 침전물을 제거하였다. 부피를 균일하게 한 후 UV 검출기가 장착된 HPLC, 및 표준 물질로서 데옥시유리딘을 이용하여 분석하였다. 컬럼은 12 mM 암모늄 포스페이트 (pH 5.0) 이동상 및 1.0 ㎖/분 유속을 사용하는 스페리소브 (Spherisorb) ODS-2, 5 마이크론, 250 mm × 4.6 mm였다. 결과는 표 2에 나타내었으며, 플라스미드 pCG343을 함유하는 세포가 T4 리보뉴클레오티드 리덕타제를 기능적으로 발현하였음을 증명하였다.The T4 ribonucleotide reductase activity was determined by HPLC in a manner that does not use radioactive isotopes and UDP substrates. Direct ribonucleotide reductase assay methods included 1 mM NADPH, 1 mM DTT, 0.5 mM dATP, 0.6 mM UDP, 20 mM Tris (pH 8.0) and 5 mM MgCl 2 . Under these conditions, the E. coli ribonucleotide reductase was inhibited and was not detected. Enzyme reaction (100 ㎕) was stopped by adding 10 50 of 50% trichloroacetic acid (TCA). After 10 minutes on the ice sheet, the sample was centrifuged with a microcentrifuge. The supernatant was extracted 4 times with diethyl ether to remove TCA. After adding 5 ml of Tris buffer (1.0 M pH 8.0), 2 占 of a 40 mg / ml rattle snake venom (Sigma) was added and the sample was incubated at 37 占 폚 for 60 minutes. Subsequently, the sample was heated at 70 DEG C for 3 minutes and centrifuged for 5 minutes to remove the precipitate. The volume was homogenized and analyzed with HPLC equipped with a UV detector and with deoxyuridine as a standard. The column was a Spherisorb ODS-2, 5 micron, 250 mm x 4.6 mm using a 12 mM ammonium phosphate (pH 5.0) mobile phase and a 1.0 ml / min flow rate. The results are shown in Table 2, demonstrating that the cells containing the plasmid pCG343 functionally expressed the T4 ribonucleotide reductase.

리보뉴클레오티드 리덕타제 활성Ribonucleotide reductase activity 균주Strain 유도조건Induction condition 비활성nmol/10분/mg 단백질Inactive nmol / 10 min / mg protein CMG1093CMG1093 비유도Non-Diagram 00 CMG1093CMG1093 유도Judo 00 CMG1093/pCG343CMG1093 / pCG343 비유도Non-Diagram 00 CMG1093/pCG343CMG1093 / pCG343 유도Judo 704.7704.7

실시예 2Example 2

균주 CMG1115로부터 숙주 균주 CMG2451의 유도Induction of host strain CMG2451 from strain CMG1115

균주 CMG1115는 문헌 [McCandliss & Anderson (미국 특허 제5,213,972호)]에 충분히 기재되어 있다. CMG1115를 본원에 기재된 발명의 출발점으로 사용하였다. 균주 CMG1115를 30 mg/ℓ의 5-플루오르유리딘 함유 배지에서의 성장에 대해 선별함으로써 티미딘 생산성을 향상시켜, 균주 CMG2401을 얻었다. 이어서, 균주 CMG2401을 30 mg/ℓ의 3'-아지도-3'-데옥시티미딘 함유 배지에서의 성장에 대해 선별하여 균주 CMG2404를 얻었다. CMG2404는 본래 모균주인 JM101로부터 유전된 돌연변이 △(lac-pro)로 인해 성장시 L-프롤린을 요구한다. CMG2404와 Hfr 균주 CAG5053 (Singer, M. et al. Microbiological Review: 5: 1-24,1989)를 당업계에 공지된 기술에 따라 Hfr 교배시켜 Lac+, Pro+인 균주 CMG2434를 얻었다. CMG2434의udp(유리딘 포스포릴라제) 돌연변이는 여전히 유리딘 포스포릴라제 활성을 부분적으로 가지며, 이것은 티미딘 생산을 유도한 후 티미딘 축적을 기초로 하여 입증된다.udp돌연변이는 당업계의 공지된 기술에 따라 파지 P1 형질도입에 의해 CGSC5128 (이. 콜라이 제네틱 스톡 센터 (E.coli Genetic Stock Center, Yale University)로부터 재도입될 수 있다. 우선 균주 CAG18491로부터metE3079:: Tn10를 CMG2434로 형질도입시켜udp의 형질도입에 대한 양성 선택 마커로 사용한다. 이어서,udp-1을 균주 CMG2434의metE3079:: Tn10 유도체로 형질도입하여, 소정의 배지에서 L-메티오닌없이 성장하는 것을 선별하였다.udp-1 유도체를 균주 CMG2451로 명명하였다. CMG2451의 계보를 표 3에 요약하였다.The strain CMG1115 is fully described in McCandliss & Anderson (US Patent No. 5,213,972). CMG1115 was used as a starting point for the invention described herein. Strain CMG1115 was selected for growth in a 30 mg / l 5-fluoroureidane containing medium to obtain thymidine productivity, resulting in strain CMG2401. The strain CMG2401 was then screened for growth in a 30 mg / l 3'-azido-3'-deoxythymidine containing medium to obtain strain CMG2404. CMG2404 requires L-proline at growth due to inherited mutant < RTI ID = 0.0 > (lac-pro) < / RTI > inherently inherited from parental strain JM101. CMG2404 and Hfr strain CAG5053 (Singer, M. et al. Microbiological Review: 5: 1-24, 1989) were Hfr crossed according to techniques known in the art to obtain Lac + , Pro + , strain CMG2434. The udp (free phosphorylphosphorylase) mutation of CMG2434 still partially has a free phosphorylphosphorylase activity, which is proven on the basis of thymidine accumulation after inducing thymidine production. The udp mutation can be reintroduced from the CGSC5128 (E. coli Genetic Stock Center, Yale University) by phage P1 transfection according to the known art in the art. First, from strain CAG18491 to met E3079: : Tn10 is transfected with CMG2434 and used as a positive selection marker for the transduction of udp . Subsequently, udp- 1 is transformed with the met E3079 :: Tn10 derivative of strain CMG2434 and grown without L-methionine in a given medium The udp- 1 derivative was named strain CMG 2451. The lineage of CMG 2451 is summarized in Table 3.

대장균 숙주 균주 CMG2451의 계보Genealogy of E. coli host strain CMG2451 균주Strain 유전자형genotype 유래a Derived from a CMG1115CMG1115 CMG1116 (Tn5::dTMPase kanR)CMG1116 (Tn5 :: dTMPase kan R ) G132로부터 Tn5::dTMPase 삽입Insert Tn5 :: dTMPase from G132 CMG2401CMG2401 CMG1115 FUdRR CMG1115 FUdR R 5-플루오로-2'데옥시유리딘 내성5-fluoro-2 ' deoxyindoline resistance CMG2404CMG2404 CMG2401 AZTR CMG2401 AZT R 3'-아지도-3'데옥시티미딘 내성3'-azido-3 'deoxythymidine resistance CMG2434CMG2434 CMG2404 Lac+Pro+ CMG2404 Lac + Pro + CAG5053b와의 접합에 의한 리페어 △(lac-proAB)CAG5053bAnd △ (lac-proAB) CMG2448CMG2448 CMG2434metE3079:: Tn10CMG2434 met E3079 :: Tn10 CAG18491b로부터metE3079::Tn10From CAG18491 b met E3079 :: Tn10 CMG2451CMG2451 CMG2448udp-1metE+tets CMG2448 udp-1 metE + tet s CGSC5128c로부터udp-1 및 대체된metE3079::Tn10From CGSC5128 c udp -1 and an alternate met E3079 :: Tn10

a. 경우에 따라, 돌연변이를 파지 P1 형질도입에 의해 대장균 균주에 도입하였다. 돌연변이가 선택 마커인 경우, 직접 P1 형질도입에 사용하였다. 돌연변이가 선택 마커가 아닌 경우, Tn10를 인접하게 삽입하여 P1 동시 형질도입을 사용하였다.a. In some cases, mutations were introduced into E. coli strains by phage P1 transduction. If the mutation is a selectable marker, it was used directly for P1 transduction. If the mutation is not a selectable marker, Tn10 is inserted adjacent to use P1 co-transduction.

b. 문헌 [Singer, M., et al. Microbiological Review: 53: 1-24,1989]b. Singer, M., et al. Microbiological Review: 53: 1-24, 1989]

c. 모든 CGSC 이. 콜라이 제네틱 스톡 센터 (E.coli Genetic Stock Center, Yale University, P.O. Box 208104, New Haven, CT 06520-8104)로부터 입수하였다.c. All CGSCs. (E. coli Genetic Stock Center, Yale University, P.O. Box 208104, New Haven, CT 06520-8104).

실시예 3Example 3

티미딘 생산 플라스미드로의 T4 td 유전자 클로닝 및 발현Cloning and Expression of T4 td Gene into Thymidine Production Plasmid

T4td유전자를 1017 염기쌍의 인트론 없이 문헌 [West et al. (J. Biol. Chem 261: 13446-13450,1986)]에 따라 pKTd△I에 클로닝하였다.td유전자를 링커로서 다음 서열의 두개의 올리고뉴클레오티드를 사용하여 서브클로닝하였다:T4 < / RTI > td gene with a 1017 base pair intron (West et al. (J. Biol. Chem 261: 13446-13450, 1986)]. The td gene was subcloned as a linker using two oligonucleotides of the following sequence:

5'-GAT CCG GAG GAT AAA TGA AAC AAT ACC AAG ATT TAA T-3' (서열 7); 및5'-GAT CCG GAG GAT AAA TGA AAC AAT ACC AAG ATT TAA T-3 '(SEQ ID NO: 7); And

5'-TAA ATC TTG GTA TTG TTT CAT TTA TCC TCC G-3' (서열 8).5'-TAA ATC TTG GTA TTG TTT CAT TTA TCC TCC G-3 '(SEQ ID NO: 8).

생성된 플라스미드는 pCG356이었다. 이어서, pCG356으로부터td유전자를 pCG343에 서브클로닝하여 pCG360을 제조하였다 (도 1). pBR322 (Bolivar, F. et al., Gene 2: 95-113,1977)으로부터 테트라사이클린 내성 유전자 및 플라스미드 복제 기점을 pCG360에 서브클로닝하여 pCG366을 형성하였다. 티미딜레이트 신타제 활성을 문헌 [Wahba 및 Friedkin (J. Biol. Chem. 236: PC11-PC12,1961)]의 분광분석법에 의해 측정하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.The resulting plasmid was pCG356. Subsequently, the td gene was subcloned into pCG343 from pCG356 to prepare pCG360 (Fig. 1). The tetracycline resistance gene and plasmid replication origin were subcloned into pCG360 from pBR322 (Bolivar, F. et al., Gene 2: 95-113, 1977) to form pCG366. The thymidylate synthase activity was measured by spectrophotometry of Wahba and Friedkin (J. Biol. Chem. 236: PC11-PC12,1961). The results are shown in Table 4.

티미딜레이트 신타제 활성Thymidylate synthase activity 균주Strain 비활성△OD340/mg 단백질/분Inactive < RTI ID = 0.0 > OD340 / mg < CMG1093CMG1093 -0.72-0.72 CMG1093/pKTdDICMG1093 / pKTdDI 3.243.24 CMG1093/pCG356CMG1093 / pCG356 3.453.45 CMG1093/pCG360CMG1093 / pCG360 1.431.43

실시예 4Example 4

티미딘 생산 및 데옥시유리딘 감소시 T4Trimidine production and T4 when deoxyuridine decline tdtd 효과를 나타내는 진탕 플라스크 데이타Shaking flask data showing effect

진탕 플라스크 발효를 이용하여 상이한 대장균 재조합체의 티미딘 생산성을 평가하였다. 본 실시예 및 다른 실시예에서 사용한 진탕 플라스크 발효 브로쓰 및 방법은 하기 실시예 6에 기재하였다. 이때, 플라스크 당 20 ㎖ 부피를 2 ㎖ 씨드 (seed) 배양으로 접종하고 30℃ 진탕 배양기에서 배양하였다. OD 600nm가 약 10이 되었을 때, 플라스크를 37℃ 진탕 배양기로 옮겨 30분 동안 λPL프로모터를 마일드하게 유도하였다. 이어서, 플라스크를 35℃ 진탕 배양기로 옮겨 발효를 계속하였다. 필요한 때 발효시 글루코스를 첨가하고 페놀 레드 색깔에 따라 암모니아로 pH를 약 7로 적정하였다. 티미딘 농도는 스페리소브 (Spherisorb) ODS-2, 5 마이크론, 250-mm ×4.6 mm 컬럼, 및 25 mM 암모늄 포스페이트 (pH 3.3) 이동상, 유속 약 1.5 ㎖/분을 사용하는 HPLC에 의해 측정하였다.The shim flask fermentation was used to evaluate the thymidine productivity of the different E. coli recombinants. The shaking flask fermentation broth and method used in this and other examples are described in Example 6 below. At this time, 20 ml volume per flask was inoculated with 2 ml of seed culture and cultured in a shaking incubator at 30 캜. When the OD 600nm reached about 10, the flask was transferred to a 37 ° C shaking incubator and the λ P L promoter was induced mildly for 30 minutes. Then, the flask was transferred to a shaking incubator at 35 캜 to continue fermentation. Glucose was added during fermentation as needed and titrated to pH 7 with ammonia according to phenol red color. The thymidine concentration was determined by HPLC using a Spherisorb ODS-2, 5 micron, 250-mm x 4.6 mm column, and 25 mM ammonium phosphate (pH 3.3) mobile phase, flow rate of about 1.5 ml / min.

균주 CMG2451/pCG366 (T4nrdCAB,td)를 진탕 플라스크 발효에 있어 CMG2451/pCG343 (T4nrdCAB)과 비교하였다. 표 5는 데옥시유리딘 농도가 감소되어 었으며, 데옥시유리딘이 균주 CMG2451/pCG366에서 T4td유전자로 인해 티미딘으로 전환되었다는 것을 보여준다.The strain CMG2451 / pCG366 (T4 nrd CAB, td ) was compared with CMG2451 / pCG343 (T4 nrd CAB) in shake flask fermentation. Table 5 shows that deoxyuridine has been reduced in concentration and that deoxyuridine has been converted to thymidine due to the T4 td gene in strain CMG2451 / pCG366.

66시간에 티미딜레이트 신타제의 티미딘 생산 효과Effect of thymidine synthesis on thymidine production in 66 hours 균주Strain 티미딘 (mg/ℓ)Thymidine (mg / l) 데옥시유리딘(mg/ℓ)Deoxyuridine (mg / l) % 데옥시유리딘% Deoxyuridine CMG2451/pCG343CMG2451 / pCG343 11981198 17281728 144.2144.2 CMG2451/pCG366CMG2451 / pCG366 33273327 206206 6.26.2

실시예 5Example 5

7979 Ala에서 Ile로의 T4 리보뉴클레오티드 리덕타제 돌연변이체의 제작Production of T4 ribonucleotide reductase mutants from Ala to Ile

돌연변이를 문헌 [Kunkel, T. A., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 488-492,1985)]에 기재된 방법에 기초한 위치 지정 돌연변이유발법을 이용하여 도입하였다. pTZ18U 파지미드 DNA, M13KO7 헬퍼 파지, 박테리아 균주 대장균 CJ236 및 MV1190, T7 DNA 폴리머라제 및 T4 DNA 리가제 등의 돌연변이체 제작에 사용한 모든 재료는 바이오-라드 라보라토리스 (Bio-Rad Laboratories, 미국 캘리포니아주 허큘레스 소재)로부터 구입한 Muta-Gene 시험관내 돌연변이유발 키트에 제공되어 있다. 먼저, T4 박테리오파지의nrdA 유전자를 함유하는 Xbal/HindIII DNA 단편을 플라스미드 pCG312 (ChemGen Corp., 상기 표 1)로부터 단리하였다. XbaI/HindIII DNA 단편을 표준 프로토콜 [Sambrook, J., Fritsch, E. F. 및 Maniatis, T., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1989)]을 이용하여 pTZ18U 파지미드 벡터의 XbaI/HindIII 부위에 클로닝하였다. 삽입체를 포함하는 파지미드 pCG464를 대장균 CJ236에 도입하였다. 상기 균주는 dUTPase (dut) 및 유라실-N-글리코실라제 (ung)가 결여되어 새로 합성된 DNA에 티미딘을 유라실로 경우에 따라 치환시킨다. 유라실을 함유하는 pCG464의 단일 가닥 DNA는 바이오-라드 라보로토리스 사용 방법에 따라 CJ236으로부터 단리하였다. 상기 DNA (0.2 pMole)를 본래79Ala 대신에 Ile를 코딩하는 목적하는 돌연변이 (밑줄) 서열을 함유하는 인산화된 프라이머 5'-AGC AAA CAT TAA ACA GCG TGCAATTAC ATA TTG ATA ATC AGG TTC-3' (서열 9) 6 pMole과 어닐링시켰다.The mutation is described in Kunkel, TA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 488-492, 1985) using a site-directed mutagenesis method. All materials used to make mutants such as pTZ18U phagemid DNA, M13KO7 helper phage, bacterial strains E. coli CJ236 and MV1190, T7 DNA polymerase and T4 DNA ligase were purchased from Bio-Rad Laboratories, Hercules). ≪ / RTI > First, an Xbal / HindIII DNA fragment containing the nrd A gene of T4 bacteriophage was isolated from the plasmid pCG312 (ChemGen Corp., Table 1). The XbaI / HindIII DNA fragment was ligated to the XbaI / HindIII site of the pTZ18U phagemid vector using standard protocols (Sambrook, J., Fritsch, EF and Maniatis, T., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, New York, Respectively. The phagemid pCG464 containing the insert was introduced into E. coli CJ236. The strain lacks dUTPase ( dut ) and uracil-N-glycosylase ( ung ) and substitutes thymidine with uracil in newly synthesized DNA. The single stranded DNA of pCG464 containing eucalyptus was isolated from CJ236 according to the method of using bio-Rad Laboratories. The DNA (0.2 pMole) the original object 79 mutation encoding an Ile in place of Ala (underlined) of phosphorylated primer containing the sequence 5'-AGC AAA CAT TAA ACA GCG TGC AAT TAC ATA TTG ATA ATC AGG TTC-3 ' (SEQ ID NO: 9) and annealed with 6 pMole.

상보 가닥 DNA를 바이오-라드 프로토콜에 기재된 바와 같이 T7 DNA 폴리머라제를 사용하여 합성하였다. 반응 산물을 유라실을 함유하는 모 가닥을 분해하는 야생형 유라실-N-글리코실라제를 함유하는 대장균 MV1190에 형질전환시켜, 돌연변이 가닥을 증가시켰다. 프로메가 (Promega Corp, 미국 위스콘신주 매디슨 소재)로부터 구입한 실버 시퀀스 DNA 시퀀싱 시스템 (Silver Sequence DNA Sequencing System)을 이용한 직접적인 DNA 서열분석으로 목적하는 돌연변이를 함유하는 플라스미드를 확인하였다. 4개의 분석된 모든 형질변환체가 돌연변이를 갖는 플라스미드를 포함한 것으로 나타났다. 이중 하나를 pCG492로 명명하고 이후의 실험에 사용하였다. 돌연변이가 티미딘 합성에 영향을 주는지를 확인하기 위해서 생산 플라스미드 pCG366 (ChemGen Corp., 표 1 및 도 1)에 도입하였다. 이를 위해,nrdA 유전자의 5'-부분을 함유하는 pCG366의 KpnI/AflII DNA 단편을 돌연변이를 함유하는 pCG492로부터 KpnI/AflII 단편으로 대체하였다. 새로운 플라스미드 pCG494를 생산 균주 CMG2451 (ChemGen Corp., 상기 실시예 2 및 표 4)에 도입하였다. T4nrdA 돌연변이의 효과를 하기 실시예 6 에 나타낸 CMG2451 (pCG494) 및 CMG2451 (pCG366)에 의한 티미딘 생산과 비교하여 평가하였다.Complementary strand DNA was synthesized using T7 DNA polymerase as described in the Bio-Rad protocol. The reaction product was transformed into Escherichia coli MV1190 containing wild-type eucalyptin-N-glycosylase that cleaves the parent strand containing uracil to increase the mutant strand. Direct DNA sequencing using a Silver Sequence DNA Sequencing System, purchased from Promega Corp, Madison, Wis., USA, identified plasmids containing the desired mutations. All four analyzed transformants were found to contain plasmids with mutations. One of them was named pCG492 and used in the subsequent experiments. To confirm whether the mutation affects thymidine synthesis, the production plasmid pCG366 (ChemGen Corp., Table 1 and Figure 1) was introduced. To this end, the KpnI / AflII DNA fragment of pCG366 containing the 5'-portion of the nrd A gene was replaced with a KpnI / AflII fragment from pCG492 containing the mutation. A new plasmid pCG494 was introduced into the production strain CMG2451 (ChemGen Corp., Example 2 and Table 4 above). The effect of the T4 nrd A mutation was assessed in comparison with thymidine production by CMG2451 (pCG494) and CMG2451 (pCG366) shown in Example 6 below.

실시예 6Example 6

CMG2451 (pCG366) 및 CMG2451 (pCG494)을 이용한 티미딘 생산을 위한 진탕 플라스크 발효Shaking flask fermentation for thymidine production using CMG2451 (pCG366) and CMG2451 (pCG494)

생산 배지 25 ㎖를 함유하는 250 ㎖ 배플 플라스크에 적합한 항생제를 첨가한 LB 브로쓰에서 새로 배양한 씨드 (seed) 배양물 2 ㎖로 접종하였다. 배양물을 30℃ 진탕 배양기 250 rpm에서 배양하였다. OD600이 약 5에 이르면, 플라스크를 37℃ 진탕 배양기에 30분간 옮겨 두었다. 이어서 플라스크를 35℃ 진탕 배양기에서 계속하여 발효시켰다. 생산 배지의 조성 (g/ℓ)은 다음과 같다: 아다민 (Ardamine) YEP-S (레드 스타 이스트 & 프로덕츠 (Red Star Yeast & Products) 미국 위스콘신주 밀워키 소재)-10; CaCO3-10; MgSO4-0.4; 페놀 레드-0.24; PP90BT(DMV International, Fraser, N.Y.)-4.5; 소르비톨-20; 클로르암페니콜-0.03; 미량 요소 (1000 ×)-1 ㎖/ℓ. 미량 원소 (1OOO ×) 조성물은 붕산-0.05; 염화칼슘-20; 황산코발트-0.05; 황산구리-0.01; 황산철 (I)-20; 염화철 (II)-20; 황산마그네슘-0.5; 몰리브덴산나트륨-0.1; 및 황산아연-0.1였다. 유도시 아다민 YEP-S를 1리터 당 10 그람 첨가하였다. 글루코스는 평균 매 2시간마다 (2.5 g/ℓ) 발효하는 동안 첨가하였다. 플라스크 내 pH는 4N NH40H를 첨가하여 페놀 레드 지시 염료로 판단하여 약 7.0을 유지하였다. 시료를 배지 내에 염을 용해시킨 10 mM H2SO4에 1:10으로 희석한 후 OD600을 측정하였다. 티미딘 농도는 알테크 스페리소브 (Alltech Spherisorb) ODS-2 컬럼 및 시마주 (Shimadzu) 분광분석 검출기 260 nm가 장착된 역상 C-18 HPLC로 측정하였다. 이동상은 1.5 ㎖/분의 일정한 속도로 물 중의 25 mM NH4H2PO4(pH 3.3)였다.A 250 ml baffle flask containing 25 ml of production medium was inoculated with 2 ml of freshly cultured seed culture in LB broth supplemented with an appropriate antibiotic. The culture was incubated at 30 rpm in a shaking incubator at 250 rpm. When the OD 600 reached about 5, the flask was transferred to a 37 ° C shaking incubator for 30 minutes. The flask was then fermented continuously in a 35 DEG C shaking incubator. The composition (g / l) of the production medium is as follows: Ardamine YEP-S (Red Star Yeast & Products, Milwaukee, WI) -10; CaCO 3 -10; MgSO 4 -0.4; Phenol red -0.24; PP90BT (DMV International, Fraser, NY) -4.5; Sorbitol-20; Chloramphenicol-0.03; Trace element (1000x) -1 ml / l. The trace element (100Ox) composition was boric acid-0.05; Calcium chloride-20; Cobalt sulfate-0.05; Copper sulfate-0.01; Iron (I) -20 sulfate; Iron (II) -20; Magnesium sulfate-0.5; Sodium molybdate-0.1; And zinc sulfate-0.1. At the induction, 10 grams of adamin YEP-S per liter was added. Glucose was added on average every 2 hours (2.5 g / l) during fermentation. The pH in the flask was maintained at about 7.0 by addition of 4N NH 4 OH to the phenol red indicator dye. The sample was diluted 1:10 in 10 mM H 2 SO 4 in a salt solution and OD 600 was measured. The thymidine concentration was measured by reversed phase C-18 HPLC equipped with an Alltech Spherisorb ODS-2 column and a Shimadzu spectrophotometric detector 260 nm. The mobile phase was 25 mM NH 4 H 2 PO 4 (pH 3.3) in water at a constant rate of 1.5 ml / min.

유도 후 2, 17 및 25 시간 후에 CMG2451 (pCG366) 및 CMG2451 (pCG494)에 의한 티미딘 생산 결과를 표 6에 나타내었다. 이 실험을 2개의 플라스크로 반복하였으며 두개의 플라스크 사이의 차이는 15%를 넘지 않았다. 결과는 T4nrdA 돌연변이체가 야생형nrdA 균주보다 더 많이 생산하였음을 나타내었다. 이것은 동일한 박테리아 균주를 이용한 몇몇 독립적인 플라스크 실험에서 확인되었다.The results of thymidine production by CMG2451 (pCG366) and CMG2451 (pCG494) after 2, 17, and 25 hours after induction are shown in Table 6. This experiment was repeated with two flasks, and the difference between the two flasks did not exceed 15%. The results showed that the T4 nrd A mutant produced more of the wild-type nrd A strain. This was confirmed in several independent flask experiments using the same bacterial strain.

CMG2451 (pCG366) 및 CMG2451 (pCG494)에 의한 티미딘 생산Thymidine production by CMG2451 (pCG366) and CMG2451 (pCG494) 균주Strain 2시간2 hours 17시간17 hours 25시간25 hours 비활성(mg/ℓ/OD)Inactivity (mg / l / OD) CMG2451 (pCG366)CMG2451 (pCG366) 6.16.1 32.532.5 43.143.1 CMG2452 (pCG494)CMG2452 (pCG494) 8.58.5 36.136.1 51.451.4

실시예 7Example 7

티미민 생산에 대한 대장균E. coli for the production of thymine udkudk 유전자의 효과를 증명하기 위한 진탕 플라스크 발효Shake flask fermentation to prove the effect of gene

dcd유전자 또는dcd udk오페론을 pACYC177 벡터에 클로닝하였다. p15a 복제 기점을 갖는 상기 벡터는 pCG366와 같은 colE1 기재 플라스미드와는 상이하므로 상용성이며, colE1 기재 플라스미드를 포함하는 동일한 숙주 내에서 유지될 수 있다. pCG374 (udk dcd) 또는 pCG375 (dcd)를 생성하는 플라스미드 제작에 대한 상세한 내용은 도 2에 도시하였다. 이들 플라스미드 상의 유전자는udk dcd오페론의 대장균 프로모터로부터 발현된다. The dcd gene or the dcd udk operon was cloned into the pACYC177 vector. The vector with the p15a origin of replication is different from the colEl based plasmid such as pCG366 and is therefore compatible and can be maintained in the same host containing the colEl based plasmid. Details of the construction of the plasmid producing pCG374 ( udk dcd ) or pCG375 ( dcd ) are shown in Fig. The genes on these plasmids are expressed from the E. coli promoter of the udk dcd operon.

암피실린 내성 선별법을 이용하여 플라스미드 pCG374 및 pCG375를 CMG2451 (pCG366) 내로 도입하여 실시예 6에 기재된 진탕 플라스크 발효법으로 티미딘 생산에 대한 효과를 시험하였다. 몇몇 시점에서의 결과를 표 7에 나타내었다. 비활성 (세포 OD 당 티미딘)은udk유전자가 존재하는 경우나 존재하지 않는 경우 모두 유사하였으나, 제2 플라스미드 pCG374상에udk유전자를 갖는 세포가 밀도 높은 세포 밀도로 성장하였으며 훨씬 더 많은 티미딘 (dcd만의 제2 플라스미드를 포함하는 균주의 경우 3.0 g/ℓ에 비해 5.8 g/ℓ)을 생산하였다. 유리딘 포스포릴라제가 이러한 영향을 주었는지 분명하지 않았기 때문에 이러한 결과는 예상하지 못하였다.Plasmids pCG374 and pCG375 were introduced into CMG2451 (pCG366) using the ampicillin resistance screening method and the effect on thymidine production was tested by shaking flask fermentation described in Example 6. The results at several points are shown in Table 7. Inactive (cell thymidine per OD) is however similar for cases that do not exist or if the udk gene is present, the was a cell having the udk gene on the second plasmid pCG374 growth at a density high cell density even more thymidine (dcd 5.8 g / l compared to 3.0 g / l for strains containing the second plasmid only). These results were unexpected, as it was unclear whether the uridine phosphorylase had this effect.

상기 데이타 및 다른 정보를 기초로 하여,udk유전자를 선택하여 대장균dcd유전자와 함께 도입하여 플라스미드 pCG532를 제작하였다 (실시예 8 및 도 3참조).Based on the above data and other information, the udk gene was selected and introduced together with the E. coli dcd gene to prepare plasmid pCG532 (see Example 8 and Fig. 3).

CMG2451 (pCG366)의 기본적인 티미딘 생산에 대한dcd또는dcd udk를 포함하는 제2 플라스미드의 효과 비교Comparison of the effect of the second plasmid containing dcd or dcd udk on the basic thymidine production of CMG2451 (pCG366) 시간 (hr)Time (hr) O.D.600O.D.600 티미딘 (mg/ℓ)Thymidine (mg / l) 비 티미딘 (mg/ℓ/OD)Bithimidine (mg / l / OD) 기본 균주 및 플라스미드Basic strains and plasmids CMG2451(pCG366)CMG2451 (pCG366) CMG2451(pCG366)CMG2451 (pCG366) CMG2451(pCG366)CMG2451 (pCG366) CMG2451(pCG366)CMG2451 (pCG366) CMG2451(pCG366)CMG2451 (pCG366) CMG2451(pCG366)CMG2451 (pCG366) 제2 pACYC 177 기재 플라스미드A second pACYC 177 base plasmid dcd udk를 포함하는 pCG374 pCG374 containing dcd udk dcd를 포함하는 pCG375pCG375 containing dcd dcd udk를 포함하는 pCG374 pCG374 containing dcd udk dcd를 포함하는pCG375pCG375 containing dcd dcd udk를 포함하는 pCG374 pCG374 containing dcd udk dcd를 포함하는pCG375pCG375 containing dcd 8 hr8 hr 29.11229.112 29.9429.94 889889 884884 30.530.5 29.529.5 18 hr18 hr 40.20640.206 32.94632.946 17211721 16081608 42.842.8 48.848.8 42 hr42 hr 48.34848.348 33.9633.96 40204020 27402740 83.183.1 80.780.7 66 hr66 hr 57.49857.498 28.61428.614 58045804 30123012 100.9100.9 105.3105.3

실시예 8Example 8

생산 플라스미드 pCG494로의 대장균E. coli to the production plasmid pCG494 udk dcdudk dcd 오페론의 클로닝Cloning of operons

대장균의udkdcd유전자는 피리미딘 리보뉴클레오티드 키나제 및 dCTP 데아미나제를 각각 코딩한다. 두 유전자 모두를 람다 파지 355의 코하라 (Kohara) 게놈 라이브러리 [Kohara, Y., Akiyama, K. and Isono, K., Cell 50,495-508,1987]의 3.4 kb BamHI/PstI DNA 단편에 맵핑하였다.udkdcd상류에 존재하고dcd와 동일한 방향으로 전사되는 것으로 나타났다 [Neuhard, J. and Tarpo, L., J. Bacteriol. 175: 5742-5743,1993]. 유전자를 생산 플라스미드에 두 단계로 클로닝하였다.The udk and dcd genes of E. coli each encode a pyrimidine ribonucleotide kinase and a dCTP deaminase. Both genes were mapped to a 3.4 kb BamHI / PstI DNA fragment of the Kohara genomic library of Lambda phage 355 (Kohara, Y., Akiyama, K. and Isono, K., Cell 50, 495-508, 1987). udk dcd is shown to be present in the upstream and in the same direction of transcription dcd [Neuhard, J. and Tarpo, L., J. Bacteriol. 175: 5742-5743,1993]. The gene was cloned into the production plasmid in two steps.

먼저, 람다 355의 3.4 kb BamHI/PstI DNA 단편을 플라스미드 pUC18 (Yamisch-Perron, C., Vieira, J. and Messing, J., Gene 33: 103-109,1985)의 다수 클로닝 부위에 클로닝 (플라스미드 pCG358)하였다. 이어서, BamHI 및 SphI으로pCG358의 폴리링커 영역으로부터 단편을 절단하여 생산 플라스미드 pCG494의 0.7 kb BglII/SphI 단편 (테트라사이클린 내성 유전자의 일부를 함유)을 대체하여 클로닝하였다. 최종 14.7 kb 플라스미드 pCG532는 colE1 상용성 군의 복제 기점, 클로르암페니콜 내성 유전자,udkdcd유전자 및 박테리오파지 람다의 PL프로모터 조절하에 있는 T4 박테리오파지nrdCAB (티오레독신 및 리보뉴클레오티드 리덕타제의 두개 서브유닛을 각각 코딩) 및 T4td(티미딜레이트 신타제 코딩) 유전자를 함유하였다. pCG532의 T4nrdA 유전자는 위치 지정 돌연변이유발법에 의해 먼저 변경시켰다 (79Ala에서 Ile).First, a 3.4 kb BamHI / PstI DNA fragment of lambda 355 was cloned into a number of cloning sites of the plasmid pUC18 (Yamisch-Perron, C., Vieira, J. and Messing, J., Gene 33: 103-109,1985) pCG358). The fragment was then cleaved from the polylinker region of pCG358 with BamHI and SphI to replace the 0.7 kb BglII / SphI fragment (containing part of the tetracycline resistance gene) of the production plasmid pCG494. The final 14.7 kb plasmid, pCG532, contains the replication origin of the colE1-compatible family, the chloramphenicol resistant gene, the udk and dcd genes, and the T4 bacteriophage nrd CAB under the control of the P L promoter of bacteriophage lambda (two of thioredoxin and ribonucleotide reductase Subunit respectively) and T4 td (a thymidylate synthase coding) gene. The T4 nrd A gene of pCG532 was first altered by site-directed mutagenesis (Ile at 79 Ala).

합성 전사 종결자는td유전자의 하류에 위치하여 복제 영역으로 전사하여 통과하는 것을 방해한다. 플라스미드 pCG532의 유전자 지도는 도 3에 도시하였다.The synthetic transcription terminator is located downstream of the td gene and prevents it from being transcribed and transcribed into the cloned region. The gene map of the plasmid pCG532 is shown in Fig.

실시예 9Example 9

CMG2451 (pCG494) 및 CMG2451 (pCG532)에 의한 티미딘의 진탕 플라스크 발효Thymidine shake flask fermentation by CMG2451 (pCG494) and CMG2451 (pCG532)

대장균의udkdcd유전자를 함유하는 플라스미드 pCG532를 생산 균주 CMG2451에 도입하였다. 새로운 균주 (pCG494)를 모균주 CMG2451 (pCG494)와 진탕 플라스크 실험으로 시험하여 티미딘 생산을 비교하였다. 두개의 독립적인 실험을 표 8에 나타내었다. 제1 실험을 상기한 바와 같이 수행하고 시료를 유도 후 17시간에 취하였다. 제2 실험에서, 세포를 높은 OD (약 9)에서 유도시키고 분석을 위해 유도 후 3시간에 시료를 취하였다. 두 경우에 모두, 클로닝한udkdcd유전자를 함유하는 균주가 모균주보다 더 많은량을 생산하였다.Plasmid pCG532 containing E. coli udk and dcd genes was introduced into the production strain CMG2451. The new strain (pCG494) was tested by sham flask experiments with parental strain CMG2451 (pCG494) to compare thymidine production. Two independent experiments are shown in Table 8. The first experiment was performed as described above and the sample was taken at 17 hours after induction. In the second experiment, cells were induced at high OD (about 9) and samples were taken at 3 hours after induction for analysis. In both cases, the strains containing the cloned udk and dcd genes produced more than the parent strains.

CMG2451 (pCG494) 및 CMG2451(pCG532)에 의한 티미딘의 발효Fermentation of thymidine with CMG2451 (pCG494) and CMG2451 (pCG532) 실험 1Experiment 1 균주Strain O.D 600O.D 600 TdR (mg/ℓ)TdR (mg / l) 비활성 (mg/ℓ/OD)Inactivity (mg / l / OD) CMG2451 (pCG494)CMG2451 (pCG494) 16.516.5 599599 36.336.3 CMG2451 (pCG532)CMG2451 (pCG532) 17.517.5 867867 49.549.5 실험 2Experiment 2 균주Strain CMG2451 (pCG494)CMG2451 (pCG494) 8.58.5 149149 17.517.5 CMG2451 (pCG532)CMG2451 (pCG532) 8.48.4 192192 22.822.8

실시예 10Example 10

ungung 돌연변이의 첨가 및 진탕 플라스크 발효시 티미딘 생산에 대한 그의 효과Addition of mutations and its effect on thymidine production on shake flask fermentation

유라실 DNA 글리코실라제 음성 균주를 상기한 P1 형질도입을 이용하여ung:: Tn1O (Varshney, U., et al., J. Biol. Chem. 263: 7776-7784,1988) 돌연변이를 숙주 CMG2451에 도입하여 제작하고, CMG2492로 명명하였다. 플라스미드 pCG366을 CMG2492에 도입하였다. 실시예 6에 기재된 플라스크 방법을 이용하여 진탕 플라스크에서 티미딘 합성에 대한 Ung-및 Ung+균주의 비교 실험을 도 4에 나타내었다. 세포를 30℃에서 250 ㎖ 플라스크 중에서 배양하고 37℃으로 변화시켜 30분간 티미딘 합성을 유도한 후 35℃로 변화시켰다. 유라실 DNA 글리코실라제가 결여된 Ung-숙주가 더 오래 성장하였으며 티미딘은 30% 더 생산하였다.Uracil DNA glycoside sila claim by using the above P1 transduction voice strain ung :: Tn1O (Varshney, U., et al, J. Biol Chem 263:... 7776-7784,1988) a mutation in the host CMG2451 And was named CMG2492. Plasmid pCG366 was introduced into CMG2492. A comparative experiment of Ung - and Ung + strains for thymidine synthesis in a shaking flask using the flask method described in Example 6 is shown in FIG. Cells were cultured in a 250 ml flask at 30 캜 and changed to 37 캜 to induce thymidine synthesis for 30 minutes and then changed to 35 캜. The Ung - host lacking the Elacsil DNA glycosylase has grown longer and thymidine is 30% more produced.

실시예 11Example 11

균주 CMG2451 (pCG532)을 이용한 30 리터 발효조에서 티미딘 생산Production of thymidine in a 30 liter fermentor using strain CMG2451 (pCG532)

다음 조건을 사용하여 균주 CMG2451/532로 30 리터 발효조 (B. Braun BiotecBiostat C)에서 티미딘을 생산하였다. 씨드 배양 (500 ㎖)을 30 mg/ℓ 클로르암페니콜 및 25 mg/ℓ 카나마이신이 첨가된 LB 배지 (5 g/ℓ 디프코 (Difco) 효모 추출물, 10 g/ℓ 디프코 (Difco) 트립톤, 5 g/ℓ NaCl) 중의 4 리터 배플 진탕 플라스크에서 OD 600 nm 2.37, 최종 pH 6.69에 이를 때까지 30℃에서 배양하였다.The thymidine was produced in a 30 liter fermentor (B. Braun Biotec Biostat C) with strain CMG2451 / 532 using the following conditions. Seed cultures (500 ml) were cultivated in LB medium (5 g / l Difco yeast extract, 10 g / l Difco tryptone) supplemented with 30 mg / l chloramphenicol and 25 mg / l kanamycin , 5 g / l NaCl) at 30 [deg.] C until reaching OD 600 nm 2.37, final pH 6.69 in a 4-liter baffle shake flask.

표 9에 열거한 조성을 함유하는 발효조 (12 리터) 내의 초기 배치를 121℃에서 55분간 멸균하였다. 냉각시킨 후 별도로 오토클레이브한 (500 ㎖)를 첨가하여 배치를 20 g/ℓ 소르비톨 및 3.0 g/ℓMgS047H20가 되도록 조정하였다. 초기 배치를 30 mg/ℓ 클로르암페니콜, 25 mg/ℓ 카나마이신, 1 mg/ℓ d-비오틴, 10 mg/ℓ 티아민 및 10 mg/ℓ 니코틴산이 되도록 조절되도록 멸균 여과 용액 (200 ㎖)를 첨가한 후 접종하였다.The initial batches in a fermenter (12 liters) containing the compositions listed in Table 9 were sterilized at 121 占 폚 for 55 minutes. After cooling, autoclaved (500 ml) was added separately and the batch was adjusted to 20 g / l sorbitol and 3.0 g / l MgSO 4 7H 2 0. Sterile filtration solution (200 ml) was added to adjust the initial batch to 30 mg / l chloramphenicol, 25 mg / l kanamycin, 1 mg / l d-biotin, 10 mg / l thiamin and 10 mg / l nicotinic acid .

세가지 공급 용액을 제조하였다: a) 2 mg/ℓ 비오틴, 20 mg/ℓ 티아민, 20 mg/ℓ 니코틴산, 및 30 mg/ℓ 클로르암페니콜을 포함한 세렐로스 (Cerelose) 2001 (덱스트로스 일수화물) 562 g/ℓ; b) 4 mg/ℓ 비오틴, 40 mg/ℓ 티아민, 40 mg/ℓ 니코틴산, 및 60 mg/ℓ 클로르암페니콜을 포함한 소르비톨 717 g/ℓ; 및 c) 360 g/ℓ 암버렉스 (Amberex) 695 AG (레드 스타 이스트 & 프로덕츠 (Red Star Yeast & Products) 미국 위스콘신주 밀워키 소재)를 함유하는 질소 조혼합물, 1 × 미량 원소를 포함한 6 g/ℓ PP90M (DMV 인터내셔날 (DMV International), 미국 뉴욕주 프라서 소재) 및 0.1 ㎖/ℓ 마주 (Mazu) DF1 OPMOD11 (BASF). 공급 용액을 18 PSI 증기압하에서 40 내지 50분간 멸균하였다.Three feed solutions were prepared: a) Cerelose 2001 (dextrose monohydrate) containing 2 mg / l biotin, 20 mg / l thiamine, 20 mg / l nicotinic acid and 30 mg / l chloramphenicol 562 g / l; b) 717 g / l of sorbitol containing 4 mg / l biotin, 40 mg / l thiamin, 40 mg / l nicotinic acid and 60 mg / l chloramphenicol; And c) a nitrogenous mixture containing 360 g / l Amberex 695 AG (Red Star Yeast & Products, Milwaukee, Wis., USA), 6 g / l PP90M (DMV International, Prasad, NY) and 0.1 ml / l Mazu DF1 OPMOD11 (BASF). The feed solution was sterilized for 40 to 50 minutes under 18 PSI vapor pressure.

30 ㎖ 발효조 중의 초기 배치 조성The initial batch composition in a 30 ml fermenter 성분ingredient 농도 (g/ℓ또는 ㎖/ℓ)Concentration (g / l or ml / l) 소듐 헥사메타포스페이트Sodium hexametaphosphate 44 KH2PO4 KH 2 PO 4 44 (NH4)2HP04 (NH 4 ) 2 HPO 4 44 CaCl2 CaCl 2 0.40.4 시트르산Citric acid 0.50.5 Amberex 695 (레드 스타 이스트 & 프로덕츠 (Red Star Yeast & Products) 미국 위스콘신주 밀워키 소재)Amberex 695 (Red Star Yeast & Products, Milwaukee, Wis., USA) 2020 PP90M (DMV 인터내셔날 (DMV International), 미국 뉴욕주 프라서 소재)PP90M (DMV International, Prasse, NY) 1515 트립톤(디프코 (Difco), 미국 미시건주 디트로이트 소재)Tryptone (Difco, Detroit, MI) 55 1000 ×미량 원소 (실시예 7 참조)1000 x trace element (see Example 7) 1 ㎖/ℓ1 ml / l CaCO3 CaCO 3 55 글리신Glycine 1.831.83 Mazu DF10PMOD11 제포제 (BASF 0.2 mL/ℓ스페셜티 프로덕츠 (Speciality Products), 일리노이주 거니 소재)Mazu DF10PMOD11 formulator (BASF 0.2 mL / l Specialty Products, Gurnee, IL) 0.2 ㎖/ℓ0.2 ml / l

작동 조건은 초기 온도 31℃; RPM 600; 기류 3 LPM; pH 6.8; 압력 0 Bar였다. 용존 산소는 기류 속도 제어 루프를 이용하여 25% 포화도로 조절하였다. RPM을 8시간에 750 RPM으로, 9시간에 850 RPM, 배양이 OD 37.8에 이르렀을 때인 9.2 시간에 31℃에서 35℃로 변화시키고 950 RPM으로 증가시켰다. 9.7 시간에 시작하여 백 (back) 압력을 배양물로 산소 전달을 이용하여 최대 0.6 Bar를 인가하였다. 티미딘 합성 유도를 위한 온도 변화율을 1분에 0.2℃였다.Operating conditions were initial temperature 31 ° C; RPM 600; Air flow 3 LPM; pH 6.8; The pressure was 0 Bar. Dissolved oxygen was adjusted to 25% saturation using an airflow rate control loop. The RPM was changed from 31 ° C to 35 ° C at 9.2 hours when the culture reached OD 37.8 at 750 RPM for 8 hours, 850 RPM for 9 hours, and increased to 950 RPM. Starting at 9.7 h, back pressure was applied to the culture using oxygen transfer at a maximum of 0.6 Bar. The rate of temperature change for the induction of thymidine synthesis was 0.2 [deg.] C per minute.

세포 질량이 OD 600 nm (50 mM H2SO4to중에 희석하여 염을 용해시킨 후에 측정)이 20에 이른 후 세포 질량이 각각 OD 5 증가시 소르비톨 공급 용액 (b)를 85 ㎖ 배치를 공급하였다. 16.7 시간에 소르비톨 배치 공급을 정지시키고 25%로 설정된 발효조 (B. Braun fermentor)의 DO PID 제어 루프 조절하에 덱스트로스 일수화물 (글루코스) 공급 (a)을 개시하였다. 간단히 언급하자면, 용존 산소는 25% 미만일 때 당 공급을 중지시키고, 용존 산소가 25%보다 큰 경우 당 공급을 개시하였다. 프로토콜 자체는 글루코스 농도를 낮게 유지하지만, 배양물에 매우 장시간 동안 글루코스가 고갈되지 않도록 하였다. 조 질소 (500 ㎖)를 11 시간, 16.2 시간, 21.2 시간, 28.2 시간, 33.2 시간 및 40.5 시간에 공급하였다.The cell mass was supplied to an 85 ml batch of sorbitol feed solution (b) at OD 600 nm (after dilution in 50 mM H 2 SO 4 to dissolve the salt) and after 20 cell masses increase OD 5, respectively . (A) of dextrose monohydrate (glucose) under the control of the DO PID control loop in a fermentor (B. Braun fermentor) set at 25% was stopped. Briefly, the feed was stopped when the dissolved oxygen was less than 25% and the sugar feed was started when the dissolved oxygen was greater than 25%. The protocol itself kept the glucose concentration low, but prevented the glucose from depleting the culture for very long periods of time. Triton (500 ml) was fed for 11 hours, 16.2 hours, 21.2 hours, 28.2 hours, 33.2 hours and 40.5 hours.

발효 동안 세포 질량, 티미딘 및 데옥시유리딘 축적을 도 5에 나타내었다.Cell mass, thymidine and deoxyindoline accumulation during fermentation are shown in Fig.

실시예 12Example 12

발효 브로쓰로부터 티미딘의 정제Purification of thymidine from fermentation broth

도웩스 옵티포어 (Dowex Optipore) L-285 (다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company))를 탈이온수에 현탁시켜 48 mm 직경의 유리 컬럼에 채워 약 500 ㎖의 베드 부피를 제조하였다. 컬럼을 5% NaOH 500 ㎖로 세척하고 용출액이 pH 7.0이 될 때까지 탈이온수로 세척하였다.Dowex Optipore L-285 (Dow Chemical Company) was suspended in deionized water and filled into a 48 mm diameter glass column to produce a bed volume of about 500 ml. The column was washed with 500 ml of 5% NaOH and washed with deionized water until the eluate had a pH of 7.0.

티미딘 (TdR) 농도 4.890 g/ℓ 및 데옥시유리딘 (UdR) 농도 1.040 g/ℓ를 포함하는 500 ㎖ 발효 브로쓰를 컬럼에 로딩하였다. 컬럼을 베드 부피 2배의 탈이온수로 세척하였다. TdR 및 UdR을 베드 부피 2배의 5% 알콜 시약 (에탄올 90.5%, 메탄올 4.5%, 이소프로필 알콜 5%)에 이어 베드 부피 2배의 10% 알콜 시약 및 베드 부피 2배의 15% 알콜 시약으로 용출하였다. 25 ㎖ 분획 중의 TdR 및 UdR은 도 6에 나타내었다. 컬럼을 5% NaOH, 이어서 탈이온수로 pH 7.0이 되도록 세척하여 재생시키고 상기 과정을 반복하였다. 2회의 별도 시행으로부터 분획 91 내지 160을 함께 모아 회전 진공 증발기를 사용하여 건조시켰다. 티미딘을 최소량의 열수에 재용해시키고 4℃에서 결정화하였다. 이어서, 결정을 2회 재결정화시키고 55℃ 오븐 내에서 15 시간 동안 건조 시켰다. 총 979.8 mg의 결정성 티미딘을 제약 중간체로서 사용하기에 적합한 99%를 넘는 순도로 수득하였다.A 500 ml fermentation broth containing a thymidine (TdR) concentration of 4.890 g / l and a deoxyuridine (UdR) concentration of 1.040 g / l was loaded onto the column. The column was washed with two times the bed volume of deionized water. TdR and UdR were diluted with 5% alcohol solution (90.5% ethanol, 4.5% methanol, 5% isopropyl alcohol) twice the volume of the bed followed by 10% alcohol reagent twice the volume of the bed and 15% alcohol reagent twice the volume of the bed Lt; / RTI > The TdR and UdR in the 25 ml fractions are shown in Fig. The column was washed with 5% NaOH followed by deionized water to pH 7.0 to regenerate and the process was repeated. Fractions 91-160 were taken together from two separate runs and dried using a rotary vacuum evaporator. Thymidine was redissolved in a minimum amount of hot water and crystallized at 4 占 폚. The crystals were then recrystallized twice and dried in an oven at 55 ° C for 15 hours. A total of 979.8 mg of crystalline thymidine was obtained with a purity of more than 99% suitable for use as a pharmaceutical intermediate.

데옥시유리딘 및 티미딘을 모두 함유하는 인접 분획을 모액과 함께 모아 회전 진공 증발기로 알콜을 감소시켜 최종 부피 1200 ㎖가 되도록 하였다. 상기 1200 ㎖ 용액 중의 TdR의 총량은 3571 mg였다. 총 회수율 (TdR 인접 분획의 3571 mg을 포함하여) 93.1% 였다.Adjacent fractions containing both deoxyuridine and thymidine were pooled together with the mother liquor and the alcohol was reduced with a rotary vacuum evaporator to a final volume of 1200 ml. The total amount of TdR in the 1200 ml solution was 3571 mg. The total recovery (including 3571 mg of the TdR adjacent fraction) was 93.1%.

Claims (48)

리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자 및 티오레독신 유전자 또는 유리딘 키나제 유전자 및(또는) dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 전사 단위를 포함하는 DNA 구조물.A DNA construct comprising a ribonucleotide reductase gene and a transcription unit comprising a thioredoxin gene or a free dein kinase gene and / or a dCTP deaminase gene. 제1항에 있어서, 전사 단위가 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자 및 티오레독신 유전자를 포함하는 DNA 구조물.The DNA construct of claim 1, wherein the transcription unit comprises a ribonucleotide reductase gene and a thioredoxin gene. 제1항에 있어서, 전사 단위가 유리딘 키나제 유전자 및(또는) dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 DNA 구조물.The DNA construct of claim 1, wherein the transcription unit comprises a free dinucleotide gene and / or a dCTP deaminase gene. 제1항에 있어서, 전사 단위가 유리딘 키나제 유전자 및 dCTP 데아미나제 유전자를 포함하는 DNA 구조물.The DNA construct of claim 1, wherein the transcription unit comprises a free dinucleotide gene and a dCTP deaminase gene. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 염색체 외부 (extrachromosomal)의 벡터인 DNA 구조물.5. A DNA construct according to any one of claims 1 to 4, which is a vector of extrachromosomal. 제5항에 있어서, 벡터가 플라스미드, 바이러스, 트란스포손, 미니염색체 또는 파지인 DNA 구조물.6. The DNA construct according to claim 5, wherein the vector is a plasmid, a virus, a transposon, a mini chromosome or a phage. 제6항에 있어서, 벡터가, 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자가nrdA 유전자 및(또는)nrdB 유전자이고, 티오레독신 유전자가nrdC 유전자이며, 이 유전자들이 하나의 오페론에 배열되어 있는 플라스미드인 DNA 구조물.7. The vector according to claim 6, wherein the vector is a plasmid in which the ribonucleotide reductase gene is the nrd A gene and / or the nrd B gene, the thioredoxin gene is the nrd C gene, and the genes are arranged in one operon structure. 제7항에 있어서, 전사 단위가nrdA 유전자 및nrdB 유전자를 포함하는 DNA 구조물.The DNA construct according to claim 7, wherein the transcription unit comprises the nrd A gene and the nrd B gene. 제8항에 있어서,nrdA 및nrdB 유전자가nrdC 유전자의 하류에 위치한 DNA 구조물.9. The DNA construct according to claim 8, wherein the nrd A and nrd B genes are located downstream of the nrd C gene. 제8항에 있어서,nrdC 유전자가nrdA 유전자의 상류에 있고,nrdA 유전자가nrdB 유전자의 상류에 있는 DNA 구조물.The method of claim 8, nrd C gene and upstream of the nrd genes A, nrd A gene DNA construct in B upstream of the nrd genes. 제6항에 있어서, 조절 요소를 추가로 포함하는 DNA 구조물.7. The DNA construct of claim 6, further comprising a regulatory element. 제11항에 있어서, 조절 요소가 프로모터, 오퍼레이터, 종결 서열, 개시 서열 및 리보솜 결합 부위로 구성된 군에서 선택된 것인 DNA 구조물.12. The DNA construct of claim 11, wherein the regulatory element is selected from the group consisting of a promoter, an operator, a termination sequence, a start sequence and a ribosome binding site. 제12항에 있어서, 프로모터가 람다 PL프로모터 또는 이로부터의 유도체인 DNA 구조물.13. The DNA construct of claim 12, wherein the promoter is a lambda P L promoter or derivative therefrom. 제12항에 있어서, 종결 서열이 합성 종결자인 DNA 구조물.13. The DNA construct of claim 12, wherein the termination sequence is a synthetic terminator. 제7항에 있어서, 상기 단위에 의해 코딩되는 리보뉴클레오티드 리덕타제가 미변형nrdA 유전자를 포함하는 단위에 의해 코딩되는 리보뉴클레오티드 리덕타제에 비해 알로스테릭 억제에 대한 감수성이 약하도록nrdA 유전자가 변형된 DNA 구조물.8. The method according to claim 7, wherein the ribonucleotide reductase encoded by the unit is selected from the group consisting of the nrd A gene and the nrd A gene so as to be less susceptible to allosteric repression than a ribonucleotide reductase encoded by a unit containing an unmodified nrd A gene Modified DNA structure. 제15항에 있어서,nrdA 유전자가 dTTP 결합 부위에서 변형된 DNA 구조물.16. The DNA construct according to claim 15, wherein the nrd A gene is modified at the dTTP binding site. 제15항에 있어서,nrdA 유전자가nrdA 발현 생성물의 위치 79에서 Ala을 Ile으로 변화시켜 코딩하도록 변형된 DNA 구조물.16. The DNA construct according to claim 15, wherein the nrd A gene is modified to code by changing Ala to Ile at position 79 of the nrd A expression product. 제7항에 있어서,nrdA,nrdB 및nrdC 유전자가 T 파지로부터 유래된 것인 DNA 구조물.8. The DNA construct of claim 7, wherein the nrd A, nrd B and nrd C genes are derived from a T phage. 제18항에 있어서, T 파지가 T 짝수 파지인 DNA 구조물.19. The DNA construct of claim 18, wherein the T-phage is a T even-numbered phage. 제19항에 있어서, T 짝수 파지가 T4 파지인 DNA 구조물.20. The DNA construct of claim 19, wherein the T even-phage is a T4 phage. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 티미딜레이트 신타제 유전자를 추가로 포함하는 DNA 구조물.The DNA construct according to any one of claims 1 to 4, further comprising a thymidylate synthase gene. 제21항에 있어서, 티미딜레이트 신타제 유전자가td유전자인 DNA 구조물.22. The DNA construct according to claim 21, wherein the thymidylate synthase gene is a td gene. 제22항에 있어서,td유전자가nrdA,nrdB 및nrdC 유전자와 동일 벡터 상에 위치한 DNA 구조물.23. The DNA construct according to claim 22, wherein the td gene is located on the same vector as the nrd A, nrd B and nrd C genes. 제22항에 있어서,td유전자가nrdA,nrdB 및nrdC 유전자와 동일 오페론 상에 위치한 DNA 구조물.23. The DNA construct according to claim 22, wherein the td gene is located on the same operon as the nrd A, nrd B and nrd C genes. 제24항에 있어서,td유전자가nrdA,nrdB 및nrdC 유전자의 하류 (리딩 프레임의 측면에서)에 위치한 DNA 구조물.25. The DNA construct according to claim 24, wherein the td gene is located downstream (in terms of the reading frame) of the nrd A, nrd B and nrd C genes. 제22항에 있어서,td유전자가 T 파지로부터 유래된 것인 DNA 구조물.23. The DNA construct according to claim 22, wherein the td gene is derived from a T phage. 제26항에 있어서,td유전자가 T 짝수 파지로부터 유래된 것인 DNA 구조물.27. The DNA construct of claim 26, wherein the td gene is derived from a T even-numbered phage. 제27항에 있어서,td유전자가 T4 파지로부터 유래된 것인 DNA 구조물.28. The DNA construct of claim 27, wherein the td gene is derived from a T4 phage. 제2항에 있어서, 유리딘 키나제 유전자 및(또는) dCTP 데아미나제 유전자를 추가로 포함하는 DNA 구조물.3. The DNA construct of claim 2, further comprising a freezing kinase gene and / or a dCTP deaminase gene. 제29항에 있어서, 유리딘 키나제 유전자 및 dCTP 데아미나제 유전자 모두를 포함하는 DNA 구조물.30. The DNA construct of claim 29, comprising both a free dein kinase gene and a dCTP deaminase gene. 제1항, 제3항, 또는 제4항에 있어서, 유리딘 키나제 유전자가udk유전자인 DNA 구조물.The DNA construct according to claim 1, 3, or 4, wherein the free dinin kinase gene is a udk gene. 제1항, 제3항, 또는 제4항에 있어서, dCTP 데아미나제 유전자가dcd유전자인 DNA 구조물.The DNA construct according to claim 1, 3 or 4, wherein the dCTP deaminase gene is a dcd gene. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따른 DNA 구조물을 포함하는 변형된 숙주 세포.32. A modified host cell comprising a DNA construct according to any one of claims 1 to 32. 제33항에 있어서, 유라실 DNA 글리코실라제 활성이 저해되거나 전혀 없는 변형된 숙주 세포.34. The modified host cell of claim 33, wherein the yurasil DNA glycosylase activity is inhibited or not at all. 제34항에 있어서, 유라실 DNA 글리코실라제 활성을 코딩하는 숙주 세포 DNA 서열 하나 이상이 유라실 DNA 글리코실라제 활성이 저해되거나 낮은 수준으로 나타내는 발현 생성물을 코딩하도록 변형된, 변형된 숙주 세포.35. The modified host cell of claim 34, wherein at least one of the host cell DNA sequences encoding the Elacsil DNA glycosylase activity is modified to encode an expression product exhibiting inhibitory or low levels of Elacsil DNA glycosylase activity. 제35항에 있어서, 숙주 세포 DNA 서열이ung유전자인 변형된 숙주 세포. 36. The modified host cell of claim 35, wherein the host cell DNA sequence is an ung gene. 제34항에 있어서, 유라실 DNA 글리코실라제 활성을 코딩하는 숙주 세포 DNA 서열 하나 이상이 제거된, 변형된 숙주 세포.35. The modified host cell of claim 34, wherein one or more of the host cell DNA sequences encoding eucalyptus DNA glycosylase activity is removed. 제33항에 있어서, 진핵 세포 또는 원핵 세포인 변형된 숙주 세포.34. The modified host cell of claim 33, wherein the host cell is a eukaryotic cell or a prokaryotic cell. 제38항에 있어서, 대장균, 살모넬라 (Salmonella), 슈도모나스 (Pseudomonas), 바실루스 (Bacillus) 및 사카로마이세스 (Saccharomyces)로 구성된 군에서 선택된, 변형된 숙주 세포.39. The method of claim 38, E. coli, Salmonella (Salmonella), Pseudomonas (Pseudomonas), Bacillus (Bacillus) and a saccharide as MY access (Saccharomyces), a modified host cell, selected from the group consisting of. 야생형 리덕타제 등가물에 비해 알로스테릭 억제에 대한 감수성이 약한 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자 및 티오레독신 유전자를 포함하는 DNA 전사 단위를 포함하는 DNA 구조물을 포함하며,A DNA construct comprising a DNA transcription unit comprising a ribonucleotide reductase gene and a thioredoxin gene that are less susceptible to allosteric inhibition than a wild-type reductase equivalent, (a) 숙주 세포의 티미딜레이트 신타제 유전자에 이종인 티미딜레이트 신타제유전자를 포함하며, 상기 DNA 구조물 상에 위치한 전사 단위,(a) a transcription unit that contains a thymidylate synthase gene that is heterologous to the thymidylate synthase gene of the host cell and that is located on the DNA structure, (b) 유리딘 키나제 유전자를 포함하며, 상기 DNA 구조물 상에 위치한 전사 단위,(b) a transcription unit that contains a freerin kinase gene and is located on the DNA construct, (c) dCTP 데아미나제 유전자를 포함하며, 상기 DNA 구조물 상에 위치한 전사 단위, 및(c) a transcription unit comprising a dCTP deaminase gene located on said DNA construct, and (d) 저해되거나 결여된 유라실 DNA 글리코실라제 활성중 하나 이상의 특징을 추가로 포함하는, 변형된 숙주 세포.(d) a modified host cell further comprising one or more characteristics of inhibited or deficient uracil DNA glycosylase activity. 제40항에 있어서, 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자가 dTTP 결합 부위에서 변형된, 변형된 숙주 세포.41. The modified host cell of claim 40, wherein the ribonucleotide reductase gene is modified at the dTTP binding site. 제41항에 있어서, 리보뉴클레오티드 리덕타제 유전자가nrdA 유전자이고, 상기 변형이nrdA 발현 생성물의 위치 79에서 Ala이 Ile으로 변화된, 변형된 숙주 세포.42. The modified host cell of claim 41, wherein the ribonucleotide reductase gene is the nrd A gene, wherein said modification is changed from Ala to Ile at position 79 of the nrd A expression product. 제38항에 있어서, DNA 구조물이 유리딘 키나제 유전자 및 dCTP 데아미나제 유전자를 모두 포함하는 변형된 숙주 세포.39. The modified host cell of claim 38, wherein the DNA construct comprises both the liberin kinase gene and the dCTP deaminase gene. 제40항에 있어서, (a) 내지 (d)의 특징 각각을 포함하는 변형된 숙주 세포.41. The modified host cell of claim 40 comprising each of the features of (a) to (d). 제33항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따른 숙주 세포를 배양하는 것을 포함하는, 피리미딘 데옥시리보뉴클레오시드의 생산 방법.44. A method for producing a pyrimidine deoxyribonucleoside comprising culturing a host cell according to any one of claims 33 to 44. 제45항에 있어서, 데옥시리보뉴클레오시드가 티미딘인 방법.46. The method of claim 45, wherein the deoxyribonucleoside is thymidine. 제33항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따른 숙주 세포를 배양하는 것을 포함하는, 아지도티미딘의 제조 방법.44. A method for the production of agatimidins, comprising culturing a host cell according to any one of claims 33 to 44. 제33항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따른 숙주 세포를 포함하는 배양 배지.44. A culture medium comprising the host cell according to any one of claims 33 to 44.
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